พมพครงท 2

ค ำน ำในกำรพมพครงแรก

โรงเรยนอตนยมวทยาเรมเปดด าเนนการเมอป 2507 โดยรบสมครผมวฒประกาศนยบตรประโยคเตรยมอดมศกษา (ประโยคมธยมศกษาตอนปลายในปจจบน) หรอเทยบเทาเขาศกษาในหลกสตร 1 ป ตามทไดรบอนมตจาก ก.พ. เปดท าการสอนไมเปนประจ าทกปแลวแตความจ าเปนของทางราชการกรมอตนยมวทยาทจะตองการบคคลเขารบราชการในต าแหนงเจาหนาทอตนยม ปจจบนก าลงด าเนนการสอนในรนท 7 ขาพเจาไดรบต าแหนงผอ านวยการโรงเรยนตงแตป 2515 และรบหนาทเปนอาจารยวชาอตนยมวทยาทวไปแทนอาจารยเดมทลาออกจากราชการ เมอป 2517 (นกเรยนรนปจจบน) นบเปนครงทสองทขาพเจาท าหนาทสอนหนงสอ ครงแรกเมอป 2491 เปนครสอนวชาอตนยมวทยาใหแกนกเรยนจาส ารอง (คดจากทหารเกณฑทมความรจบชนมธยม 6 ขนไป) ทกองการฝก กองส ารองเรอ-รบ กองทพเรอ ณ ปอมพระจลจอมเกลา กอนทขาพเจาจะเขามารบราชการในกรมอตนยมวทยา นบเปนความบงเอญอยางหนงเพราะขาพเจาส าเรจการศกษาจากโรงเรยนนายเรอในหลกสตานาวนเหลาเดนเรอ ไมเคยสนใจเปนพเศษในวชาอตนยมวทยามากอน จงถอไดวาไดเกยวของกบการสอนวชาอตนยมวทยามาตงแตบดนน ในครงนนมต าราอตนยมวทยาททนสมยอยแลว ซงเรยบเรยงโดยเรอเอก จรส บญบงการ (อดตนาวาเอก จรส บญบงการ รองเจากรมอตนยมวทยา ปจจบนมยศเปนพลเรอโท นายทหารนอกราชการ) แบงออกเปนสามเลม จงไมมปญหาในเรองต าราแตอยางใด ขาพเจาเพยงแตเลอกหยบเอามาสอนเฉพาะทเหนวาความร พนฐานของนกเรยนพอจะเรยนได เพอใหความรเบองตนในดานอตนยมวทยาไวประดบสตปญญาตามสมควร ในปจจบนนวทยาการดานอตนยมวทยาไดเจรญกาวหนาอยางรวดเรว แตต าราเรยนเปนภาษาไทยยงหาไดยาก เพราะไมคอยมผใดแปลหรอเรยบเรยงขนไว ทพอมอยบางกผสอนแตละทานท าขนไวเองเพอใชสอนตามความจ าเปน อกประการหนงหลกสตรทไดรบอนมตจาก ก.พ. ไดใชมากวาสบปแลว สมควรจะปรบปรงแกไขปรบปรงหลกสตรแตละวชาใหเหมาะสมยงขนเพอใชด าเนนการสอนนกเรยนไดทนในรนตอไป ส าหรบวชาอตนยมวทยาทวไปนน ขาพเจาเพงเขารบการสอนใหมจ าเปนตองเตรยมการสอนทงหมดอยแลว เหนควรวาจะสอนตามหลกสตร คดทจะปรบปรงใหม จงไดท าการแปลและเรยบเรยงจาก “Compendium of Lecture Notes for Training Class IV Meteorology, WMO-No.266 TP, 150, Unit I-General Meteorology, prepared by B.J. Retallack” หนงสอเลมนไดบรรยายแตละบทและตอนไวสน ๆ ยอ ๆ พอเปนสงเขป แตกนความครอบคลมแทบทกเรองของอตนยมวทยาทวไปเบองตน จงเหมาะสมส าหรบใชสอนในหลกสตรเจาหนาทอตนยมวทยา เพราะผมความรพนฐานแค ม.ศ.5 สามารถเรยนได นอกจากนนไดอาศย “Glossary of Meteorology, edited by Ralph E. Huschke” ชวยขยายความเปนบางตอน

ต าราอตนยมวทยาทวไปตามหลกสตรใหมนกลาวถงสวนผสมและการแบงชนในแนวดงของบรรยากาศไวในบทท 1 และ 2, บทท 3 ถง 13 เปนเรองฟสกสทเกยวของกบอตนยมวทยา และอตนยมวทยาไดนามกส สวนบทท 14 และ 15 กลาวถงลมเฉพาะถนและพายเฉพาะถนทมความรนแรง ตดตามดวยเรองอตนยมวทยาแผนทและพยากรณอากาศในบทท 15 ถง 19 และสงทายดวยเรองการหมนเวยนทวไปในบทท 20 ต าราเลมนจะชวยใหผส าเรจการศกษาเปนเจาหนาทอตนยมไดมความรความเขาใจอยางกวางขวางในการด าเนนงานอตนยมวทยาทวไป ซงจะท าใหสามารถปฏบตงานไดอยางมประสทธภาพ แตในการทนกเรยนจะเขาใจในบทเรยนอยางแจมแจง จ าเปนตองมความร ในวชาวทยาศาสตรแหงโลกตามสมควร จงไดจดอาจารยสอนวชาวทยาศาสตรแหงโลกตามแนวของ “Compendium of Lecture Notes for Training Class IV Meteorology Pesonnel” เชนเดยวกนควบคไปดวย ในการทใชค าภาษาองกฤษปะปนอยเปนอนมากนน ขาพเจามความมงหมายใหนกเรยนคนเคยกบค าศพททางวชาการอตนยม โดยชนแรกกพยายามใหความหมายภาษาไทยประกอบไวดวย ทงนเพอจะเปนประโยชนแกนกเรยนทจะมพนฐานเมอสนใจศกษาดวยตวเองจากต าราทมอยในหองสมดซงสวนมากเปนภาษาองกฤษ เนองจากในการท าต ารานขาพเจาไมมเวลาเตรยมตวมากอนจ าเปนตองท าไปสอนไปเปนคราวๆ เพราะงานราชการทงประจ าและพเศษมมากท าใหความละเอยดประณตมนอยไป ประกอบกบผชวยเหลอในดานการพมพตนฉบบมหลายทานดวยกน สดแลวแตผใดจะวางตวพมพจงไมเหมอนกนเพราะใชเครองพมพดดหลายเครองหลายชนดหลายแบบตามความถนดของแตละบคคล ตวเลขบางครงจงอาจเปนเลขไทยและบางครงเปนเลขอารบคและกอนจะมาเยบเลมขาพเจาไดตรวจทานเสยใหมไดพบค าผดหลงหหลงตาอยอก จงไดจดท าใบแกค าผดแนบไวทายเลมสวบกพรองตาง ๆ ดงกลาว และทอาจพบเพมเตมภายหลงขาพเจาขอรบผดและขอประมายอภยไวดวย และขาเจาขอขอบคณเปนอยางสงตอผมสวนชวยเหลอในดานการพมพตนฉบบและหมนโรเนยว คอ นายณรงค จารศร นางพรรณธภา พรรณธรรม นางสาวสรกานต พวงค า และนายอวยชย สดแดน และผใหความรวมมอในการพมพปกและเยบเลม คอ เรอโทวรต กนปตะกล รวมดวยเจาหนาทงานโรงพมพอกหลายทาน ซงไดชวยใหต าราเลมนส าเรจเปนรปเลมออกมาได อนง สวนกศลจากวทยาทานของต าราเลมนทงหมดขาพเจาขออทศแกบพการและครบาอาจารยของขาพเจาทลวงลบไปแลว นาวาโท บ ารง สรคคานนท (บ ารง สรคคานนท) หวหนากองการศกษาและวจย, ผอ านวยการโรงเรยนอตนยมวทยา

3 เมษำยน 2518

ค ำน ำในกำรพมพครงทสอง

โดยทไดมครอาจารยและนกเรยนหลายโรงเรยนใหความสนใจในต าราเลมน พากนมาขอบางกขอซอ ขาพเจากจนใจเพราะมไดพมพไวเพอจ าหนาย เพยงใชในราชการเทานน แตกไดเจยดจายใหบางโดยไมคดมลคาจนหนงสอใกลจะหมด กพอดเจาหนาทหองสมด กองการศกษาและวจยไดเสนอเรองผานกองถงขาพเจา เปนเชงปรารถวาสมควรทจะจดพมพจ าหนายทวไปเพราะมผขอมาอยไมขาดและปจจบนนวชาอตนยมวทยาสอดแทรกอยในหลกสตรระดบมธยมศกษาของกระทรวงศกษาธกา รแตยงขาดต าราทจะใชในการประกอบการเรยนการสอน เมอขาพเจาไดทราบเชนน กยนดทจะใหต าราทขาพเจาเรยบเรยงเลมนไดเปนประโยชนแกการศกษาทวไปดวย จงไดเสนอเรองยกกรรมสทธในต าราเลมนใหเปนของกรมอตนยมวทยา เพอจดพมพจ าหนายในราคายอมเยา เปนรายไดเขาคลงตามระเบยบของทางราชการ โดยสงวนลขสทธ ตามกฎหมาย และเพอรบเรงใหทนผลตออกจ าหนายในปการศกษาใหมน ขาพเจาจงเรงรดเวลาวางเทาทมตรวจแกค าผด แตโดยทเวลามนอยจงยงอาจหลงหหลงตาอยบาง ถาหากใดตรวจพบกขอความกรราแจงใหทราบดวย นอกจากนนถอยค าทใชเรยบเรยงอาจไมสละสลวยเทาทควร สบเนองจากความไมสนทดจดเจนประกอบกบความรนอยของขาพเจาเอง กขอไดโปรดอภยใหขาพเจาดวย

อนง ค าน าในการพมพครงแรกยงขาดผทควรขอบคณอกทานหนง คอ นายอวยชย ถนด-กอสราง ซงไดใหความอนเคราะหในการเขยนรปประกอบตลอดทงเลมจงขอขอบคณเปนอยางมากไวดวย เปนขอขอบคณเปนอยางยงตอ นาวาเอก ดร.ขจต บวจตต อธบดกรมอตนยมวทยา ทไดกรณาใหความสนบสนนรบต าราเลมนไวเปนกรรมสทธของกรมอตนยมวทยาและอนมตใหจดพมพจ าหนายไดกบขอขอบคณนางสาวยร คณกตต ซงเปนตนเรองเสนอใหจดพมพจ าหนาย และตองเหนดเหนอยในการตดตอประสานงานกบโรงพมพโดยตลอด นายจ าลอง เชอนอยทไดรบอนเคราะหถายรปภาพประกอบเรองโดยตรงจากตนฉบบ ตลอดทงผเกยวของทกทานทไดชวยเหลอด าเนนการพมพ จนต าราเลมนส าเรจเปนรปเลมออกจ าหนายไดทนก าหนดสมความมงหมาย

ขาพเจาขออทศสวนกสลทจะพงมจากการเรยบเรยงและเผยแพรต าราเลมนแกบพการและครบาอาจารยของขาพเจาผลวงลบไปแลว

นาวาโท บ ารง สรคคานนท

(บ ารง สรคคานนท) ผอ ำนวยกำรกองกำรศกษำและวจย กรมอตนยมวทยำ

๑๔ มนำคม ๒๕๒0

สำรบญ บทท หนำ 1. สวนผสมของบรรยากาศ 1 1.1 สวนผสมของอากาศแหง 1.2 โอโซนในบรรยากาศ 1.3 ไอน าในบรรยากาศ 1.4 คารบอนไดออกไซด 1.5 สวนผสมของ Thermosphere 1.6 แกสระหวางดาว 2. การแบงชนในทางดงของบรรยากาศ 5 2.1 การแบงชนในทางดงของบรรยากาศ 2.2 Troposphere 2.3 Stratosphere 2.4 Mesosphere 2.5 Thermosphere 2.6 Exosphere 3. กรรมวธแลกเปลยนความรอนในบรรยากาศ 10 3.1 Solar Radiation (รงสดวงอาทตย) 3.2 Terrestria Radiation (รงสแหงโลก) 3.3 กรรมวธแลกเปลยนความรอนอน ๆ 3.4 รายการพลงงานของบรรยากาศ 3.5 ผลของการแผรงสทผวโลก 3.6 ผลตางของอณหภมในระหวางผวพนดนกบผวพนทะเล 4. อณหภมอากาศ 15 4.1 หลกการเบองตนของการตรวจวดอณหภม 4.2 สเกลอณหภม Celsius และ Fahrenheit 4.3 การแปลงสเกลอณหภม 4.4 The Kelvin Scale of Temperat 4.5 กรรมวธทางฟสกสทใชในวทยาศาสตรทวาดวยการวดอณหภม 4.6 หลกการออกแบบ Thermometer 4.7 การวดอณหภมอากาศ 4.8 Surface Air Temperature 4.9 Thermometer Exposure

สำรบญ(ตอ) บทท หนำ 4.10 การเปลยนประจ าวนของอณหภมอากาศทผวพน 4.11 การเปลยนแปลงอณหภมในทางดง 5. ความกดบรรยากาศ 23 5.1 ธรรมชาตของความกดบรรยากาศ 5.2 หนวยของความกดบรรยากาศ 5.3 การวดความกดบรรยากาศ 5.4 บาโรมเตอรปรอท 5.5 Aneriod Barometers 5.6 Barographs 5.7 การเปลยนแปลงขอความกดอากาศตามความสง 5.8 การหกแกความกดอากาศเขาทระดบมาตรฐาน 5.9 Altimeter (การวดความสงในบรรยากาศ)

5.10 ICAO Standard Atmosphere 5.11 การปรบแตง Altimeter 5.12 การเปลยนแปลงครงวนของความกดอากาศ 5.13 Pressure Gradient

6. อากาศชน 35 6.1 ความชน 6.2 สามสถานะของน า 6.3 ความกดไอน าของอากาศชน 6.4 การเปลยนแปลงในความจไอน าของอากาศชน 6.5 Saturation Vapour Pressur of Moist Air (ความกดไอน าอมตวของอากาศชน) 6.6 Condensation Processes (กรรมวธกลนตว) 6.7 Isobaric Processes 6.8 Adiabatic Processes 6.9 Freezing Processes 6.10 Deposition Processes 6.11 Latent heat (ความรอนแฝง) 6.12 Moisture Indicators (เครองบอกความชน) 6.13 Relative Humidity 6.14 วธการวดความชน

สำรบญ(ตอ) บทท หนำ 6.15 หลกการของเธอรโมมเตอรตมเปยก 6.16 ชนดของไซโครมเตอร 6.17 ตารางไซโครมเตอร 6.18 ความหนาแนนของอากาศชน 7. ลมผวพน 44 7.1 หลกการทวไปของการวดลมผวพน 7.2 การตดตงเครองมอวดลมผวพน 7.3 ทศลมผวพน – หนวยของการวด 7.4 การวดทศลมผวพน 7.5 ความเรวของลมผวพน – หนวยการวด 7.6 การวดความเรวลมผวพน 7.7 การเปลยนแปลงในลมผวพน 7.8 การเปลยนประจ าวนของลมผวพน 7.9 แรงทกระท าบนอากาศทก าลงเคลอนท 7.10 Geotrophic Wind 7.11 Gradian Wind 7.12 Buys Ballot’s Law 7.13 ลมในชนทมความฝด 7.14 Horizontal Mass Convergence and Divergence 7.15 การพาความรอนของอากาศ 8. การจดชนของเมฆ 56 8.1 ชอเมฆ 8.2 Cloud Genera (ตระกลเมฆ) 8.3 Height, Altitude and Vertical Extent 8.4 Etagges (ชน) 8.5 ค าอธบายตระกลเมฆทงสบ 8.6 การรจกเมฆ 9. Hydrometeors 62 9.1 ค าจ ากดความของ Meteor 9.2 ค าจ ากดความของ Meteors 9.3 การจดชนของ Hydrometeors

สำรบญ(ตอ) บทท หนำ

9.4 Precipitation 9.5 Definitions and Descriptions of Hydrometeors 9.6 Precipitation ทสมพนธกบตระกลเมฆ 9.7 อตราการตกลงมาของหยดเลก ๆของน า 9.8 การผดรปของหยดฝนทตกลงมา

10. The Vertical Stability of the Atmosphere 73 10.1 Adiabatic Processes in the Atmosphere 10.2 Environment Lapse Rate 10.3 Stability 10.4 Parcel Method Stability 10.5 การเคลอนททางดงของอากาศทยงไมอมตว 10.6 การเคลอนททางดงของอากาศทอมตวแลว 10.7 Conditional Instability 10.8 Summary of Vertical Stability 10.9 Lifting Condensation Level 10.10 Atmospheric Turbulence 10.11 Temperature Inversions 10.12 Radiation Inversions

10.13 Turbulence Inversions 10.14 Subsidence Inversions 10.15 Frontal Inversions 10.16 Effect of Inversions 10.17 Super – adiabatic Lapse Rate 10.18 Convection Condenstion Level

11. Cloud Formation and Dispersal 88 11.1 Condensation, Freezing and Deposition 11.2 General Causes of cloud Formation 11.3 Mechanical Turbulence 11.4 Convection 11.5 Orographic Ascent 11.6 Slow Widerpsead Ascent

สำรบญ(ตอ) บทท หนำ 11.7 Clouds Associated with Widespread Ascent at Frontal Zones 11.8 Cloud Dispersal 12. Precipitation Processes 99 12.1 ขนาดของ Cloud droplets 12.2 การเตบโตเบองตนของ Cloud droplets 12.3 The Coalescence Mechanism 12.4 การตอตวของ ice crystals 12.5 The Bergeron Processes 12.6 ความเตบโตของ ice crystal โดยการกระทบกน 12.7 Summary of Precipitation Development 12.8 Characteristics of Precipitation Forms 13. Visibility 107 13.1 Meteorological Visibility 13.2 ค าจ ากดความของทศนวสยเวลากลางวน 13.3 ทศนวสยเวลากลางคน 13.4 เครองวดทศนวสย 13.5 Factors ทกระทบกระเทอนตอทศนวสย 13.6 Precipitation Effects 13.7 Fog and Mist 13.8 Wind – Blown Spray 13.9 Oil Particles in the Atmosphere 13.10 Reduction of Visibility by Smoke 13.11 Reduction of Visibility by Dust and sand 13.12 The Effects of Salt Particles 14. Local winds 114 14.1 Sea Breezes 14.2 Land breezes 14.3 Katabatic Wind 14.4 Anabatic Winds 14.5 Fahn Winds 14.6 Fahn wind Temperature Changes

สำรบญ(ตอ) บทท หนำ 15. Severe Local Storms 121 15.1 Significance of Scale in Meteorology 15.2 Thunderstorms 15.3 The Life History of a Thunderstorm Cell 15.4 Types of Thunderstorms 15.5 การตรวจคน Thunderstorms 15.6 Tornadoes 15.7 Waterspouts 16. Air Masses and Fronts 128 16.1 Definition of an Air Mass 16.2 Source Regions 16.3 Classification of Air Masses 16.4 Air Mass Symbols 16.5 The Modification of Air Masses 16.6 General Characteristics of Fronts 16.7 Classification of Fronts 16.8 Weather Associated with Idealized Fronts 16.9 The Idealized Warm Front 16.10 The Idealized Cold Front 16.11 Extra – Tropical Depression 16.12 The Wave Depression 16.13 Weather Associated with a Mature Wave Depression 16.14 Occluded Fronts 16.15 Weather Associated with Occluded Fronts 17. Synoptic Chart Analyses 138 17.1 Types of Synoptic Chart 17.2 The Mean Sea Level Synoptic Chart 17.3 M.S.L. Isobaric Patterns 17.4 Anticyclones and Ridges 17.5 Depressions and Troughs 17.6 Other M.S.L. Isobaric Patterns

สำรบญ(ตอ) บทท หนำ 17.7 M.S.L. Frontal Systems 17.8 Constant Pressure Synoptic Chart

17.9 Streamline Analysis 17.10 Streamline Patterns

18. Weather Associated with Synoptic Systems 148 18.1 The Air Circulation near the Earth’s Surface 18.2 Anticyclones 18.3 Ridges 18.4 Depressions 18.5 troughs 18.6 Cols 18.7 Stream Weather 18.8 Streamline – Isotach Patterns 19. Tropical Meteorology 152 19.1 The Scope of Tropical Meteorology 19.2 The Equatorial Trough 19.3 The Idealized Average M.S.L. Circulation 19.4 The Trade Winds 19.5 The Monsoons 19.6 Monsoon Regions 19.7 Weather in the Tropics 19.8 Convergence Zones 19.9 Weather in the Equatorial Trough 19.10 The Intertropical Convergence Zone 19.11 Diurnal and Local Effects 19.12 Tropical Disturbances 19.13 Tropical Cyclones 20. The General Circulation 162 20.1 The Mean Circulation in the Troposphere and Lower Stratosphere 20.2 Jet Streams

สำรบญ(ตอ) บทท หนำ 22.3 Models of The General Circulation ภำคผนวก 168

- 1 -

อตนยมวทยำทวไป บทท ๑

สวนผสมของบรรยำกำศ

คนสวนใหญด ารงชวตอยกนมหาสมทรของอากาศ ซงเปนสวนหนงของโลกของเรามแกสหลายชนดหอมลอมโลกเราอยซงผกพนโดยแรงดงดด เขตจ ากดสวนบนของบรรยากาศนนตามต าราถอวาอยประมาณ ๑,000 กโลเมตร เหนอระดบน าทะเลเฉลยปานกลาง แตนกวทยาศาสตรสมครใจทจะถอวามนคอยๆผสมกลมกลนกนกบทบางทสดและฝนทอยระหวางดาว เมอเปนเชนนกไมมขอบเขตทแนนอนระหวางบรรยากาศกบขอบนอกของอวกาศ อยางไรกตาม ถาพจารณาแตเพยงขอบเขตในทางดงของบรรยากาศ อาจท าใหเขาใจผด เพราะทขอบเขตสวนบนระดบ ๑,000 กโลเมตร บรรยากาศจะบางมากถงกบมความแนนนอยกวาสญญากาศทเกดจากคนท าและความจรงกมเพยงประมาณ ๑% ของมวลบรรยากาศเทานน ทอยเหนอความสงในระดบ ๓o กโลเมตร เพอทจะเขาใจกรรมวธทางฟสกสทเกดขนในบรรยากาศ เราจ าเปนตองศกษาถงสวนผสมของมน ซงในบทนจะกลาวสวนผสมของมน ซงในบทนจะกลาวถงสวนผสมของบรรยากาศและการแพรไปในอวกาศ

๑.๑ สวนผสมของอำกำศแหง บรรยากาศประกอบดวยการผสมของแกสโดยแท อยางไรกตามภายในแกสกย งมอนภาคของแขงเลกๆขแงฝนและควนลอยอย และยงมน าทเกดขนไมเฉพาะในรปไอน า แตยงเกดขนในรปของแขงและของเหลวรวมอยดวย สวนผสมของอากาศแหงโดยปรมาตรทระดบทะเลแสดงไวในตาราง ๑.๑ ณ ต าบลทซงอยหางไกลมาจากนครใหญๆ และไฟปา

ตาราง ๑.๑ สวนผสมของอากาศแหง แกส เปอรเซนตโดยปรมาตร

ไนโทรเจน ออกซเจน อารคอน

คารบอนไดออกไซค นออน ฮเลยม

๗๘.o๘๔ ๒o.๙๔๖ o.๙๓๔ o.o๓๓

o.oo๑๘๒ o.ooo๖๖

ครปตน , ไฮโดรเจน ซนอน , โอโซน เรดอน , ฯลฯ

o.ooo๖๖

- 2 -

โดยทวไป แกสของบรรยากาศปรากฏในอตราสวนเดยวกนจนถงความสงประมาณ ๘o

กโลเมตร แตมขอยกเวน ส าหรบแกสสองอยาง คอ โอโซน ( ) และ ไอน า ( ) สวน

คารบอนไดออกไซค ( ) จะเปลยนแปลงปรมาณไดในระดบต าๆ

๑.๒ โอโซนในบรรยำกำศ

อณของโอโซน ( ) ประกอบดวยสามปรมาณ ของออกซเจน ความเขมขนของโอโซนเปลยนแปลงตามสง ละตจดและเวลา โอโซนสวนมากทกอตวใน upper stratosphere ซงผลจากกรรมวธ ซงรวมทงการดดรงสอลตราไวโอเลต อณของโอโซนมกจมในบรรยากาศและสะสมเพมพนใน lower stratosphere ทความสงประมาณ ๑๕ ถง ๒๕ กโลเมตร ปรมาณเลกนอยของโอโซนเกดขนในอากาศใกลกบผวโลก เปลยนผลจากการปลอยกระแสไฟฟา อยางไรกตามความเขมขนของโอโซนทความสงใดๆเปลยนแปลงเนองจากการหมนเวยนของบรรยากาศเปนส าคญ การปรากฏของโอโซนใน stratosphere มความส าคญตอความปลอดภยของเราบนโลก โดยการดดรงสอลตราไวโอเลต ซงเปนอนตรายตอชวตจากดวงอาทตยเปนจ านวนมหาศาลท าใหมนษยมชวตอยไดบนพนโลก

๑.๓ ไอน ำในบรรยำกำศ บรรยากาศไมเคยแหงโดยสมบรณ มกจะมไอน าปรากฏอยเสมอในจ านวนทมากบางนอยบาง ในบรเวณชายฝงในแถบโซนรอนทมอากาศรอน อาจจะมความเขมขนของไอน าไดถงประมาณ ๓% ของมวลอากาศ ตรงกนขามในบางทองถนอาจจะมปรมาณเพยงเลกนอยจนไมสามารถจะวดได เปนทสงเกตวา ปรมาณเลกนอยของไอน าสามารถท าใหเกดการเปลยนแปลงทใหญหลวงในลมฟาอากาศได สวนใหญเนองจากการเปลยนแปลงซงเกดใน troposphere โดยเฉพาะในระดบต ากวา ๖ กโลเมตร ซงมความชนในอตราสง ไอน าระเหยจากผวหนาน าและโดยการกลายเปนไอจากชวตพชผวพนโลกเขาสบรรยากาศตอมาไอน าไดเปลยนสถานะเปนของเหลวหรอของแขง และในทสดกกลบสผวพนโลกเปนน าคาง น าคางแขง ฝนหมะ หรอลกเหบ โดยปกตความเขมขนของไอน าในบรรยากาศจะลดลงตามสวนสง อยางไรกตาม ในบางสวนของบรรยากาศอาจจะกลบกน

๑.๔ คำรบอนไดออกไซค

คารบอนไดออกไซค ( ) เขาไปอยในบรรยากาศโดยกรรมวธการหายใจมนษยและสตว การละลายเนาเปอยและการเผาไหมของวตถทประกอบดวยคารบอนและการระเบดของภเขาไฟ สวนใหญเคลอนจากบรรยากาศโดยการด ารงชวตของพช ประมาณ ๙๙% ของคารบอนไดออกไซคของโลกสามารถละลายไดในมหาสมทร อยางไรกตามการละลายไดเปลยนตามอณหภม ฉะนน คารบอนไดออกไซคจงเขาไปในหรอออกมาจาก

- 3 -

มหาสมทรยอมแลวแตผลของการเปลยนแปลงอณหภม จงท าใหกระทบกระเทอนตอความเขมขนของคารบอนไดออกไซคในอากาศดวย ประมาณไดวาทงปของคารบอนไดออกไซคทเขาไปในและออกมาจากอากาศ มประมาณหนงในสบของคารบอนไดออกไซคทงหมดทมในบรรยากาศ

ความเขมขนของคารบอนไดออกไซคใกลพนดนสามารถเปลยนแปลงไดในนครใหญๆมปรมาณสง ถาหางจากบรเวณอตสาหกรรมและหางจากพนดนเพยงสองสามเมตรคาคารบอนไดออก -ไซคจะไมผดไปจากคาทก าหนดในตาราง ๑.๑ มากนก อยางไรกตามใน upper atmosphere การกระจายของคารบอนไดออกไซคไมคอยเปนทรจกกน

๑.๕ สวนผสมของ thermosphere ทความสงเหนอระดบ ๘o กโลเมตร แกสในบรรยากาศผสมกนอยนอยมาก มแนมโนมส าหรบอณและปรมาณทหนกกวาจะตกลงไปจากกลม เนองจากแรงโนมถวง ปรมาณของแกสหลายชนดไมสามารถรวมตวกนเปนอณไดนานเพราะรงสอลตราไวโอเลตและรงสเอกซจากดวงอาทตยเปนตวการท าใหแยก เชน เหนอระดบ ๘o กโลเมตร ปรมาณออกซเจน

(O) จะเพมขนตามสงโดยการสลายของอณออกซเจนทสองปรมาณ ( ) ทความสง ๑๓o กโลเมตร ประมาณสองในสามของอณออกซเจนจะถกแยกเปนปรมาณออกซเจนอสระ โดยผลของกรรมวธเหลาน อณไนโตรเจนกจะเปดทางใหแกปรมาณออกซเจนในระดบสงๆ ในทสดปรมาณเหลานกจะถกแทนทโดยปรมาณไฮโดรเจนทเบา ซงสามารถคงอยไดในระดบทสงกวา รงสคลนสนจากดวงอาทตยจะท าใหเกด ionization ถาปรมาณทเปนกลางเสยอเลคตรอนไปกจะกลายเปนไอออน ( ion ) บวก โดยกลบกนถาไดก าไรอเอคตรอนเพมขนกจะกลายเปนไอออนลบ กรรมวธนเรยกวา ionization Ionization อาจเกดต ากวาความสง ๘o กโลเมตร ตามความเขมขนทมากทสดของ ion พบใน thermosphere ในสวนลางของแถบน ion บวกและลบรวมดวยกนกบอเลคตรอนอสระผสมกบอณและปรมาณเปนกลาง อยางไรกตาม ทความสงมากๆ proton ( ปรมาณไฮโดรเจนทถก ionized ) และอเลคตรอนอสระจะมมากกวา ทระดบเหลานบรรยากาศบางของโลกกจะเรมรวมกนกบแกสระหวางดาวทเจอจาง ๑.๖ แกสระหวำงดำว อวกาศระหวางดาวของระบบสรยะไมใชสญญากาศทแทจรงแมวาจะมความแนนต ามากแตกยงประกอบดวยแกสรอนและอนภาคฝนบางชนด วตถทปรากฏในแถบเหลานในสภาพแกสเรยกวา แกสระหวางดาว ( interplanetary gas ) เพราะวามนจะเกดระหวางดาว ประกอบดวยสวนใหญของโปรตอน และอเลคตรอน การเคลอนไหวตามวงจรของโลกรอบดวงอาทตย ท าใหผานแกสระหวางดาว สวนนอกของบรรยากาศโลกพจารณาไดวาผสมกลมกลนกนกบวตถทเจอจางมากน

- 4 -

บรรยากาศอาจแบงออกเปนชนในทางดงไดตามสวนผสมของมน ตามปฏกรยาเคม ตาม ionization ตามอณหภม และ ฯลฯ

ปญหำ

๑. อธบายสวนผสมของอากาศแหงทอยต ากวาความสง ๘o กโลเมตร โดยยอ ๒. แกสสวนมากของบรรยากาศ ไดรบการผสมคลกเคลากนดจนถงความสงประมาณ ๘o

กโลเมตร จงบอกขอยกเวนสามอยางและพจารณาปจจยทกระทบกระเทอนตอความเขมขนของแกสหนงในจ านวนแกสเหลาน

๓. กลาวถงสวนผสมของ thermosphere ๔. พรรณนากรรมวธซงคารบอนไดออกไซค เขามาและออกไปจากบรรยากาศ ๕. เขยนบนทกยอดงตอไปน

(๑) เขตจ ากดขางบนของบรรยากาศ (๒) ionization

- 5 -

บทท ๒

กำรแบงชนในทำงดงของบรรยำกำศ

นกอตนยมวทยาตระหนกดกวา จ าเปนตองเรยนรบรรยากาศทงหมดกอนจะคดท านายพฤตการณลวงหนาของมน ไดมการตรวจทางดานดาวเทยม จรวด และเครองมออเลคโทรนคเพมมากขนเพอศกษาบรรยากาศเบองตน ในเวลาเดยวกนขายปฏบตงานอตนยมวทยาผวพนกไดรบการแผขยายออกไปทวโลก เปนความเหมาะสมทเราจะศกษาแถบตางๆ ของบรรยากาศโดยละเอยดเชนนจะกระท าในบทน อยางไรกตาม ควนจดจ าไววาเหตการณทเกดขนในแถบหนงจะกระทบกระเทอนตอสวนอนๆของบรรยากาศดวย

๒.๑ กำรแบงชนในทำงดงของบรรยำกำศ เราพจารณาโดยยอถงการจดชนของบรรยากาศโดยถออณหภมเปนหลก ซงแบงแยกออกเปน ๔ แถบดวยกน คอ tropopshere , stratosphere , mesosphere และ thermosphere รป ๒.๑ แสดงใหเหนวาอณหภมและความกดอากาศเปลยนตามสงไดอยางไรอณหภมสงเกดขนใกลผวโลก บรเวณ stratopause และใน thermosphere ซงสมพนธกนกบการถกรงสดวงอาทตย รงสสวนมากถกดดโดยผวโลก ดงนน troposphere จงไดรบความรอนจากขางลาง โดยกลบกนแหลงความรอนใน stratosphere อยในระดบบน ซง ozone ดดรงสอลตราไวโอเลต Mesosphere ไดรบความรอนจากขางลาง อณหภมสงทสดใน thermosphere เกดขนในระดบสง แถบนในทสดกจะผสมกบแกสรอนของ corona (แสงแดดรอบดวงอาทตย) ดวงอาทตย อณหภมสงใกล stratopause และใน upper thermosphere แสดงใหเหนวาอนภาคในระดบนนเคลอนไหวดวยความเรวสง อยางไรกตาม ความแนนของบรรยากาศทระดบเหลานต ามาก

รป 2.1 การแบงชนในทางดงของบรรยากาศ

- 6 -

จ านวนของอนภาคทหอมลอมจะมมากทใกลผวโลก ฉะนนพลงงานความรอนบรรยากาศจงรวมกนหนาแนนใน lower troposphere

ความกดอากาศทเกดขนโดยแกสในบรรยากาศทความสงใดๆ ขนอยกบน าหนกของอนภาคทอยเหนอหนวยเนอททระดบนนๆ รป ๒.๑ แสดงวาความกดบรรยากาศใกลทะเลเฉลยปานกลางมประมาณ ๑,ooo มลลบาร จงสงเกตวาท stratopause มความกดอากาศเพยงประมาณ ๑ มลลบาร แสดงวาเพยงประมาณหนงในพนของมวลบรรยากาศเทานนทอยเหนอระดบความสง ๕o กโลเมตร ทระดบสงกวาความแนนของบรรยากาศจะเหลอนอยลงทกท เพยงประมาณหนงในลานของมวลบรรยากาศเทานนทอยเหนอระดบความสง ๙o กโลเมตร และน าหนกของมนกเชนเดยวกบความกดบรรยากาศซงมประมาณ ๑,ooo มลลบาร

๒.๒ Troposphere แถบต าทสดเรยกวา troposhere โดยปกตอณหภมลดลงตามสวนสงอยใน troposphere โดยเฉลยมอตราการลดของอณหภมตามสวนสงประมาณ ๖-๗ ◦ซ/กม. ในครงลางและ ๗-๙ ◦ซ/กม.

ในครงบน ในบางสวนของ troposphere อาจจะชนแคบๆๆซงอณหภมเพมขนตามสวนสงชนเชนนนเรยกวา temperature inversion ( อณหภมหกกลบ ) ยอด troposphere เรยกวา tropopause มความสงแตกตางกนและไมตอเนอง Tropopause ในแถบโซนรอนอยในละตจดต าๆทความสงประมาณ ๑๘ กโลเมตร tropopause แถบขวโลกทละตจดสงมกจพบอยทความสงประมาณ ๘ กโลเมตร ระหวางสองแถบนม tropopause ละตจดกลางเปนเนนลาดอยและเกดชวงขาดในบรเวณของ jet stream tropopause ซอนและเหลอมเกดในละตจดกลาง ซงภาพบนแผนทประจ าวนมกจยงเหยงมาก รป ๒.๒ แสดงภาพลกษณะพเศษทส าคญของ tropopaus การเปลยนแปลงอยางรวดเรวในอณหภมและความสงของ tropopause อาจเกดขนในต าบลทใดๆกได ระบบลกษณะอากาศทเคลอนทและเมฆทสมพนธกนทกระทบกระเทอนชวตประจ าวนของเราสวนมากจะมขอบเขตอยใน troposphere เมอระบบเหลานเปลยนต าแหนงท คณลกษณะของ tropopause จะเปลยนแปลงในเวลาและสถานท

- 7 -

รป ๒.๒ แสดงใหเหน TROPOPAUSE

การลดลงของอณหภมตามความสงใน troposphere ดวยอตราคงทจะตอเนองเรอยไปจนกระทงถง tropopause เพราะวาความสงของ tropopause อยสงมากท equator อณหภมต าสดในบรรยากาศ จงเกดในบรเวณใกลเคยงกบ equatorial tropopause Troposphere บรรจสวนใหญของมวลของบรรยากาศ มคณลกษณะโดยมการเคลอนไหวทางดงอยางเดนชด จไอน ามากพอใช มเมฆและลกษณะลมฟาอากาศซงเปนภาระทใหญยงแกนกอต -นยม

๒.๓ Stratosphere Stratosphere เปนแถบทอยเหนอ troposphere ถดจาก tropopause ขนไปถงความสงประมาณ ๕o ถง ๕๕ กโลเมตร ไมวาจะอยต าบลทใด โดยปกตอณหภมจะคงทเรอยไปจนถงระดบสง ๒o กโลเมตร เราเรยกวา isothermal layer (ชนอณหภมคงท) ตอไปอณหภมจะเพมชาๆถงประมาณระดบ ๓๒ กโลเมตร ตอจากนนจะสงขนอยางรวดเรว ในสวนบนของ Stratosphere อณหภมจะสงเหมอนกบอยใกลผวโลก เนองจากความจรงทวารงสอลตราไวโอเลทจากดวงอาทตยถกดดโดย ozone ในแถบน ความหนาแนนต าของบรรยากาศทชวงความสงนหมายความวารงสดวงอาทตยถกถายเทใหอณซงมจ านวนเลกนอย จงเปนผลใหก าลงงานจลนมมาก และท าใหอณหภมอากาศสง พลงงานความรอนไดถกถายเทลงไปส ระดบต า โดยการจมลงและโดยการแผรงส เพราะฉะนน stratosphere จงมแหลงความรอนอย ในระดบความสง ซงแตกตางจาก tropopsphere ทไดรบความรอนสวนใหญจากชนลาง Troposphere กบ stratosphere แตกตางกนอยางใหญหลวงในสภาพของลมฟาอากาศ การพาความรอนในทางดงไมคอยเกดขนใน stratosphere เพราะวามนรอนทยอดและเยนทกน จงไมมเมฆ แคมเมฆหอยมกข ( หรอขนนก) จะถกตรวจไดเปนครงคราวทละตจดสงในความสงประมาณ 20-30 กโลเมตร

- 8 -

๒.๔ Mesosphere ทความสงประมาณ ๕o กโลเมตร อณหภมจะหยดสงขน ระดบนเปน stratopause และเปนระดบต าสดของ mesosphere โดยปกตอณหภมใน mesosphere จะลดลงตามสง จนกระทงเหลอเพยง -๙๕ ◦ซ หรอต า

กวาทระดบความสงประมาณ ๘o กโลเมตร ระดบน เปนยอดของ mesosphere และเรยกวา mesopause Mesopause เปนเกณฑสนสดของอากาศทเราสามารถกลาวไดวาเปน homogeneous air (เปนเนอเดยวกน) ตงแตผวโลกจนถงระดบนสวนผสมของแกสในบรรยากาศเกอบคงท เวนแตปรมาณท เปลยนแปลงไดของไอน ากบโอโซน บางท เราเรยกแถบทอยต ากวา mesopause ลงไปวา homosphere เพราฉะนน homosphere จงเปนแถบทรวมของ troposphere ,stratosphere และ mesosphere อณหภมทระดบ mesosphere จะต ากวาทกระดบในบรรยากาศเบองตน ทละตจดสงจะม noctiluent clouds ( เมฆพรายน า ) ปรากฏบอยๆในขณะทดวงอาทตยอยประมาณมม ๕ – ๑๓◦ ต า

กวาขอบฟา มนเปนไปไดเพราะเมฆเหลานประกอบดวยอนภาคฝนทปกคลมดวยน าแขง

๒.๕ Thermosphere Thermosphere เปนแถบทอณหภมสงขนและอยเหนอ mesopause เมอดวงอาทตยสงบ

การเพมของอณหภมจะมอยจนถงความสงประมาณ ๔oo กโลเมตร ถาอยระหวางชวงแหงความไมสงบของดวงอาทตย การขนของอณหภมจะมไดสงกวาถงระดบ ๕oo กโลเมตร สวนผสมของบรรยากาศเปลยนไปมากใน thermosphere อณของแกสหลาบชนดจะถกแยกตวออกเปนปรมาณอสระโดยการกระท าของรงสอลตราไวโอเลทและรงสเอกซจากดวงอาทตย มแนวโนมนอยทแกสจะผสมกน อณและปรมาณของแกสทหนกกวาจะจมลงไปจากแกสอนๆเพราะแรงดงดดของโลก ในขณะทความสงเพมขนอณไนโทรเจนทหนกกวาจะเปดทางใหปรมาณออกซเจน และในทสดปรมาณไฮโดรเจนซงมน าหนกเบากจะมปรมาณมากกวาแกสอนในระดบสงมากๆ Ionization มความส าคญใน thermosphere เพราะวาไอออนและอเลคตรอนสามารถอยเปนอสระในชวงเวลาทยาวนานพอเพยง ใน mesosphere มนจะคงเฉพาะเวลากลางวน ณ ทความกดดนอากาศสงกวาใน troposphere การเขามารวมกนอกของอนภาคทมประจไฟฟาบวกและลบจะเกดขนงายมาก แถบซงม ionization มากใน thermosphere และ mesosphere จะเกดเปนแถบ ionosphere ความส าคญ ionosphere อยทวาอเลคตรอนสามารถสะทอนคลนวทยได

- 9 -

๒.๖ Exosphere Ionosphere ประกอบดวยไอออนและอเลคตรอน ยดออกไปจนกระทงมนผสมกลมกลนกนกบแกสระหวางดาวทมอยบางๆ ความส าคญของแกสทเปนกลางใน Ionosphere จะไมถกมองขามไป ณ ทความสง ๑๖0 กโลเมตร ยงมอนภาคเปนกลางประมาณ ๑,010 เทยบเคยงใหเหนความแตกตางกนกบ ๑0๕ อเลค-ตรอนในหนงลกบาศกเซนตเมตรของอากาศ แมแตทความสงประมาณ ๑,๒00 กโลเมตร ความแนนของสวนประกอบทงสองกยงเทากนอย ความหนาแนนของบรรยากาศ mesopause ต ามาก ใน thermosphere จะยงเหลอนอยลงทกทในเมอความสงเพมขน ผลสดทายทมความสง 500-600 กโลเมตร ความหนาแนนของบรรยากาศจะต ามาก ท าใหการกระทบกนระหวางอนภาคทเปนกลางหาไดยาก mean free path (ระยะทางเฉลยทอณของแกสสมบรณเดนทางระหวางการกระทบกนแตละครงกบอณอนๆ) จะมคาสงมากท าใหอนภาคเปนกลางสามารถหนจากแรงดงดดของโลกไปได แถบนจงเรยกวา exosphere ใน exosphere ปรมาณและอณทเปนกลางจะมองคลายกบกระสนปนลกเลกๆทก าลงเคลอนไหวลกเลกๆบางกวงขน บางกวงลง บางกเขาไปในวงโคจรรอบโลก บางกหนจากบรรยากาศและเดนทางเขาไปในอวกาศระหวางดาว ตามทกลาวขางบนเพยงอนภาคเปนกลางของบรรยากาศ สวนการเคลอนไหวของอนภาคทมประจไฟฟา (คอไอออนและอเลคตรอน) ถกควบคมโดยสนามแมเหลกโลก ความจรงแมทระดบทอยต ากวา exosphere สนามแมเหลกโลกควบคมการเคลอนไหวของไอออนและอเลคตรอน เราไดกลาวไวแลววา จ าเปนทจะตองศกษาสวนทประกอบตางๆของบรรยากาศทงหมดอยางไรกตาม เมฆและลกษณะลมฟาอากาศทงหมดทกระทบกระเทอนตอชวตประจ าวนของเราสวนมากเกดขนใน troposphere ดวยเหตน เราจะเบนความสนใจไปยงกรรมวธในบรรยากาศทเกดขน troposphere ตอไป

ปญหำ

๑. เขยนไดอะแกรมแสดงอณหภมเปลยนตามสงอยางไรจงแสดงใหชดเจนถงต าแหนงทของtroposphere, mesosphere และ Thermosphere

๒. กลาวยอๆ ถง tropopause และคณลกษณะของมน ๓. จงกลาวถงการเปลยนแปลงของอณหภมตามสงใน troposphere ๔. เขยนขอความสนๆเกยวกบคณลกษณะของอณหภมของ stratosphere ๕. เขยนบนทกยอดงตอไปน

(๑) Exosphere (๒) Ionosphere

- 10 -

บทท ๓

กรรมวธแลกเปลยนควำมรอนในบรรยำกำศ

ปรมาณอนมากมายมหาศาลของพลงงานในบรรยากาศจะปรากฏชดเจนระหวาง มอาย และจะปรากฏชดแจงเมอกระแสอากาศอนมบรเวณกวาง กวาดขามทวปและมหาสมทร พลงงานนแทบทงหมดมาจากดวงอาทตยในรปของ electromagnetic radiation (รงสแมเหลกไฟฟา) สวนปรมาณทไดรบจากการความรอนภายในของโลกและจากดวงดาวมเพยงเลกนอย ในบทนเราจะศกษามอะไรเกดขนแก soler radiation (รงสดวงอาทตย) เมอมนเขามาในบรรยากาศ เราพจารณากรรมวธแลกเปลยนความรอนบางอยางซงเกดในระบบบรรยากาศของโลก

๓.๑ Solar Radiation ประมาณ ๙๙% ของรงสดวงอาทตยอยในระยะความยาวคลนจาก o.๑๕µ ถง ๔.oµ ประมาณ ๙% ของรงสนเกดในอลตราไวโอเลต ๔๕ %ในสวนทมองเหนไดและ ๔๖% ในอนฟราเรดของ electromagnetic spectrum บางทเราเรยก solar radiation วา short-wave radiation (รงสคลนสน) โดยเฉลยเพยง ๔๓ % ของ Short-wave radiation จากดวงอาทตยเทานนทถกดดโดยผวโลก กรรมวธในบรรยากาศ ๓ อยาง คอ absorption (การดด) reflection (การสะทอน) และ scattering (การกระจาย) เปนตวท ากระท าส าหรบรงสสวนทเหลอ สวนมากของรงสอลตราไวโอเลตถกดดโดยโอโซนในนน stratosphere ไอน าเปนแกสชนดเดยวทดด visible radiation ไดมาก เมฆและฝนดดในปรมาณทแตกตางกนแลวแตสภาพทเปนอย ในสภาพมเมฆ สวนใหญของรงสดวงอาทตยจะถกสะทอนจากยอดเมฆออกไปสอวกาศภายนอก บางสวนของรงสทมาถงผวโลกกสะทอนออกไปดวยเชนเดยวกน รงสดวงอาทตยจะถกกระจายออกในทกทศทางไดโดยแกสและอนภาคในบรรยากาศ บางสวนของรงสทกระจายออกนสญหายไปในอวกาศภายนอก แตบางสวนกลงมาถงผวโลก รงสดวงอาทตยทมาถงผวโลกทางออมเราเรยกวา sky radiation ( รงสทองฟา ) รงสทงหมดทมาถงผวโลกประกอบดวยรงสโดยตรง และรงสทองฟา รวมเรยกวา global solar radiation ( รงสดวงอาทตยทวโลก )

๓.๒ Terrestrial Radiation (รงสแหงโลก) รงสคลนสนจากดวงอาทตยซงถกดดโดยผวโลก ไดถกเปลยนเปนพลงงานความรอน อณหภมเฉลยผวโลกประมาณ ๑๕◦ซ ดงนนจงต ากวาอณหภมของ photosphere ของดวงอาทตยซงม

ประมาณ ๖,ooo ◦ซ เปนอนมาก จงเปนผลใหโลกแผรงส long-wave radiation ( รงสคลนยาว )

โดยมากในระยะระหวาง ๔.oµ กบ ๘oµ เรยกวา terrestrial radiation (รงสแหงโลก)

- 11 -

โลกแผรงสพลงงานในความเขมมาก ทสดทความยาวคลนประมาณ ๑o รงสน อยในรปของรงสอนฟราเรดมากกวา visible radiation แตกตางจาก Solar radiation ซงมความเขมมากทสดประมาณ o.๕ µ ในระยะทเหนได วตถซงดด solar radiation เพยงปรมาณเลกนอยจะเปนตวดดและตวเปลงทส าคญของ long-wave radiation จากโลก

แกสบรรยากาศแตละชนดเปน selective absorber (ตวดดทเลอกคลนไมตรงกน) ของ Terrestrial radiation มนดดคลนทมความยาวบางขนาด แตปลอยใหขนาดอนผานไปได ตวอยางเชนโอโซนดดรงสอนฟาเรดไดปานกลางในระยะความยาวคลนระหวาง ๙.๖µ กบ ๑๕µ

ไอน ำ และ คำรบอนไดออกไซค เปนตวดดทส าคญของรงสแหงโลก มนดดรงสคลนยาวจากโลกไดเกอบทกความยาวคลน อยางไรกตามรงสแหงโลกสามารถผานไอน าและคารบอนไดออกไซคไดในระยะความยาวคลนระหวางประมาณ ๘µ กบ ๑๓µ เรยกวา atmospheric window

ในสภาพทมเมฆ เมฆเปนตวดดรงสคลนยาวไดด โดยสะทอนออกเพยงปรมาณเลกนอยของรงสแหลงโลก ตรงกนขามกบการสะทอนรงสดวงอาทตย ซงสะทอนไดมาก

การดดรงสแหงโลกท าใหไอน าอนขน รวมทงคารบอนไซคและเมฆ เปนผลใหสามารถเปลงรงสคลนยาวไดดวยตวของมนเอง บางสวนของพลงงานนกลบไปยงผวโลก ซงไดรบทงรงสคลนสนจากดวงอาทตยและรงสคลนยาวจากบรรยากาศ

ถาทองฟาไมมเมฆเตม รงสแหงโลกบางสวนจะหนผาน atmospheric windom บางสวนของรงสคลนยาวทถกดดโดยไอน า คารบอนไดออกไซคและเมฆจะแผรงสกลบไปยงอวกาศภายนอก

ในระหวางเวลากลางคน รงสทไดรบจากดวงอาทตย แตกรรมวธอนยงด าเนนตอไป มการสญเสยของพลงงานไปในอวกาศ ตรงกนขามกบทไดรบในระหวางเวลากลางวน ๓.๓ กรรมวธแลกเปลยนควำมรอนอนๆ

การแลกเปลยนความรอนระหวางผวโลกกบบรรยากาศ ไมไดเกดขนโดยการแผรงสแตเพยงอยางเดยว การน าและการพาความรอนกมสวนดวย

ในกรรมวธของ conduction ความรอนผานจากวตถทรอนกวาไปยงวตถทเยนกวาโดยปราศจากโยกยอยถายเท มนเกดไดโดยการกระทบกบอณ อณทวงเรวทสดอณหภมสงกวาจะกระทบกบอณทชากวา และเรงอณทชากวาทอณหภมต ากวา

แกสเปนตวน าความรอนทเลว ฉะนนการน าความรอนจงส าคญเฉพาะในการถายเทความรอนไปยงชนบางทสดของอากาศซงสมผสโดยตรงกบผวโลก ชนเหลานมกจะหนาเพยงสองสามเซนตเมตร และในระดบเหนอขนไปการถายเทความรอนโดยการน าเกดขนนอยมาก

Convuction เปนวธทส าคญกวาการถายเทพลงงานความรอนในบรรยากาศ ในกรรมวธนวตถน าความรอนไปกบตวมนเองโดยการเคลอนจากทหนงไปยงอกทหนงในบรรยากาศ ความแตกตางของความกดอากาศเกดขนไดเนองจาการใหความรอนแกบรรยากาศเปนผลใหอากาศอนถกดนใหลอย

- 12 -

ขน และอากาศเยนจมลงไปอยแทนทในระดบทต ากวา กระแสการพาความรอนจงเกดขน และอากาศกผสมคลกเคลากนโดยตลอดทวถง

นกอตนยมวทยาใหขอแตกตางระหวาง sensible heat ซงสามารถรสกได ตรงขามกบ latent heat ซงไมสามารถรสกไดโดยตรง latent heat หรอ hidden heat เปนความรอนทเพมแกวตถเมอมนเปลยนสภาวะของมนจากของแขงเปนของเหลว หรอจากของเหลวเปนแกสโดยปราศจากการเปลยนแปลงอณหภม

กระแสการพาความรอนในบรรยากาศ มไดขนสงความรอนท รสกไดขนขางบนเทานนยงถายเทความรอนแฝงเขาสบรรยากาศเมอน าระเหยจากผวโลก ตอมามนจะคลายความรอนแฝงออกในอากาศชนบนน เมอไอน ากลนตวเปนเมฆ

๓.๔ รำยกำรพลงงำนของบรรยำกำศ อณหภมเฉลยของโลกเหลออยประมาณ ๑๕ ◦ซ ซงเปนคาคงทในระหวางสองสามศตวรรษท

ลวงมา ฉะนนจงอยในสภาพสมดลทางรงส โดยการเปลงพลงงานในปรมาณเดยวกบทไดรบเขามา โดยเฉพาะประมาณ ๖๕% ของรงสดวงอาทตยทแผเขามาถกดดโดยโลกและบรรยากาศแลว

เปลยนเปนพลงงานความรอน ท าใหอณหภมของผวโลกกบบรรยากาศสงขน รงสจากดวงอาทตยใหเพลงงานส าหรบการหมนเวยนของบรรยากาศและมหาสมทร ซงไมได

สญเสยไปไหนแตไดเปลยนเปนรปของพลงงานความรอนหรอพลงงานจลนของอนภาคในการเคลอนไหว

อนทจรงพลงงานดวงอาทตยอาจเปลยนรปไดหลายครงในระหวางกรรมวธแลกเปลยน ความรอนระหวางโลกกบบรรยากาศ ซงไดน ามาพจารณาในหวขอกอนหนานแลว

ในทสด พลงงานดวงอาทตยทถกดดโดยระบบบรรยากาศโลก กจะแผรงสกลบไปยงอวกาศโดยเปลงออกในปรมาณเดยวกนทไดรบ จงคงรกษาสมดลยในการแผรงสเอาไวได

เราไดเหนวาสมดลนใชไดในละตจดสวนมาก ระหวาง o-๓๕ ◦ ในทงสองซกโลก พลงงานทถก

ดดไวมมากกวาทแผออกไปในอวกาศ และมพลงงานสวนเกนจะเหลออยในบรเวณเหลาน โดยท านองเดยวกน พลงงานสวนทขาดหายกจะเกดขนในบรเวณระหวางละตจด ๓๕ ◦ กบขวโลก

นกอตนยมวทยาไดค านวณอณหภมซงจะเพมขน ถาสมดลแหงการแผรงสไดรบความส าเรจในแตละตจดโดยปราศจากการแลกเปลยนความรอนระหวางละตจดทตางกน ความชนของอณหภมทาง เมรเดยนสวนใหญ (จากเสนศนยสตรถงขวโลก) จะเกดขน ซงทจรงความชนทางเมรเดยนโดยเฉลยทแทจรงซงถกตรวจไดนอยมาก เนองจากความจรงทวาความรอนถกถายเทจากละตจดต าไปหาละตจดสง ทงบรรยากาศและมหาสมทรมสวนในการขนสงพลงงานน

การถายเทเมรเดยนของพลงงานน ไดรบความชวยเหลอโดยการกระท าของ large-scale eddies (ความกดอากาศสงและต า ) ซงกอตวขนในแถบทความชนอณหภมทางระดบเกดขนอยาง

- 13 -

รนแรง กระแสน าในมหาสมทรไดชวยพาเอาพลงงานบางสวนออกไปจากแถบโซนรอนมงไปยงขวโลกดวย

๓.๕ ผลของกำรแผรงสทผวโลก เมอรงสดวงอาทตยถงผวโลก จะกระทบกระเทอนไดหลายทาง ตงแตการสะทอนทงหมดถง

การดดทสมบรณ ผลเหลานขนอยกบธรรมชาตของผวพนทรบรงสเปนสวนใหญ Albedo ของผวพน หมายถง อตราสวนของปรมาณของรงสทวโลกจากดวงอาทตยและ

ทองฟาทถกสะทอนโดยผวพนตอปรมาณทตงลงมา

Albedo (ของพนผว)

ปรมาณสวนใหญของรงสทตกลงบนหมะจะถกสะทอนออก Albedo ของผวหมะมมากกวา 0.80 ส าหรบอากาศหนาวหมะใหม ถงประมาณ 0.50 ส าหรบหมะเกาและหมะสกปรก

ผวพนดนธรรมดาโดยมาก เชน ปาไม ทงหญา ทงนาทไถแลว ทะเล หน ม Albedo ประมาณ 0.10 ถง 0.20 คาของมนอาจมตงแต 0.30 ส าหรบทรายแหงลงไปจนถงประมาณ o.o๕ ส าหรบปาทบ

น าจะดดรงสทเขามาไดมาก ถาหากดวงอาทตยอยในมมสง และโดยกลบกนมนจะทอนรงสไดมากถาหากดวงอาทตยมมมต าในทองฟา

๓.๖ ผลตำงของอณหภมในระหวำงผวพนดนกบผวพนทะเล การเพมขนของอณหภมของผวโลกในเมอมนดดรงสมคาตางกน บางสวนขนอยกบระยะทาง

ไปยงทซงความรอนลอดเขามา และบางสวนขนอยกบความรอนจ าเพาะของวตถ Specific heat ของวตถเปนปรมาณของความรอนทตองการทจะท าใหอณหภมของหนวย

มวลของวตถสงขน ๑ ◦ซ นอกจากไฮโดรเจน น าจะมความรอนจ าเพาะสงทสดยงกวาวตถใดๆ มน

จะตองการพลงงานความรอนในปรมาณสงทจะท าใหอณหภมของหนวยมวลของน าสงขน ๑ ◦ซ

Sand ขนอยกบสของมน ดดรงสในปรมาณทแตกตางกน ความรอนจ าเพาะของมนจะต าและอณหภมของมนจะสงขนอยางรวดเรว เมอมนไดรบความรอน มนเปนตวน าทเลว และเพยงชนบางของทรายเทานนทดดรงสไว เปนผลใหอณหภมของผวทรายสงขนอยอยางรวดเรวในระหวางกลางวน

ในระหวางเวลากลางคน เมอรงสดวงอาทตยทเขามาสพนโลกหยดไป ทรายจะสญเสยความรอนโดยการแผรงส มนจะมความหนาวเยนเพมขนอยางรวดเรวในระหวางเวลากลางคน ผวทรายจงมอณหภมสงสดและต าสดระหวางเวลากลางวนและกลางคน ผลเชนเดยวกนจะเกดขนในเมอ insolation ตกลงบนหนและผวพนดนอน

น ำ ดดรงสทเขามาไดมากในเมอดวงอาทตยมมมสงในทองฟา มนมความรอนจ าเพาะสงและอณหภมของมนขนชา บางสวนของรงสทซมซาบลงไปในน าจะลงไปไดลกหลายเมตร และการผสมของ

- 14 -

น าในชนผวพนจะแผการเปลยนแปลงของอณหภมลงไปในระดบลกมาก บางสวนของพลงงานความรอนทน าไดรบจะเปลยนเปนความรอนแฝงในระหวางกรรมวธการระเหย

อณหภมของน าทะเลจะไมสงขนรวดเรวเชนผวพนดน ในระหวางเวลากลางวน ในเวลากลางคนเมอรงสทเขามาหยดไปความรอนจะสญเสยโดยการแผรงส โดยปกตมกมทเกบพลงงานความรอนใตผวน าไดมาก และอณหภมผวหนาน าเปลยนแปลงเพยงเลกนอย การเปลยนแปลงของอณหภมของผวทะเลระหวางเวลากลางวนและกลางคนมคานอยกวา

อณหภมของผวโลกกระทบกระเทอนทางออมตออณหภมของแกสของบรรยากาศในชวตประจ าวนของเรา เราเกยวของกบอณหภมของอากาศซงเราจะไดศกษาพจารณากนในบทหนา

ปญหำ

๑. พดถง absorption , reflection และ scattering ของ solar radiation โดยบรรยากาศ

๒. Terrestrial radiation หมายความวาอยางไร กระทบกระเทอนตอบรรยากาศของโลกไดอยางไร

๓. จงบอกความแตกตางระหวางความรอนทรสกไดกบความรอนแฝง จงพจารณาการถายเทความรอนจากผวหนาน าไปยงแถบของบรรยากาศทมเมฆกอตวอย

๔. เขยนบนทกยอดงตอไปน (๑) Albedo (๒) “Atmospheric window”

๕. จงพจารณา การเปลยนประจ าของอณหภมในกรณตอไปน (๑) น าในมหาสมทร (๒) ทรายในทะเลทราย

- 15 -

บทท ๔

อณหภมอำกำศ

ความเขาใจเกยวกบอณหภมนนในชนแรก เราอาศยความรสกเปนเกณฑ วตถใดจะถกตดสนวารอนหรอเยนนนตามแตเราจะรสกอยางไรจากการสมผส อณหภมของวตถเปนสภาพซงก าหนดความสามารถวาจะถายเทความรอนไปยงวตถอนหรอรบความรอนจากวตถอน ในกรณของวตถสองสงเราถอวาสงทสญความรอนใหแกอกสงหนงมอณหภมสงกวา ในบทนเราจะเรมตนเรองอณหภมของอากาศ โดยชนแรกจะกลาวถงการตรวจวดกอน ตอจากนนจะไดกลาวเลยไปถงการเปลยนแปลงของอณหภมตามเวลาและในอากาศ

๔.๑ หลกกำรเบองตนของกำรตรวจอำกำศวดอณหภม ดวยความกาวหนาของวธการทางวทยาศาสตร การตรวจวดอณหภมดวยความถกตองแนนอนถอเปนความจ าเปน โดยตระหนกวา เมออณหภมของวตถใดเพมขน การเปลยนแปลงในทางฟสกสยอมเกดขนดวยแนนอน ซงมการขยายตวของของแขง ของเหลว และแกสรวมอยดวย การเปลยนแปลงสภาวะยอมเกดขนดวย เชน ของแขงละลาย และของเหลวเดอดกลายเปนไอ เปนตน Thermomerter เปนเครองมอส าหรบใชตรวจวดอณหภมโดยอาศยคณสมบตทางฟสกสหลายอยางของสสารน ามาใชใหเปนประโยชน มการขยายตวของของแขงของเหลวและแกส ตลอดจนการเปลยนแปลงของความตานทานไฟฟาอนเนองมาจากอณหภมดวย เครองมอท ใชส าหรบตรวจวดอณหภมสง เรยกวา pyrometer เชน radiation pyrometer ซงขนอยกบรงสความรอนทเปลงออกโดยวตถความรอน มประโยชนทวาไมจ าตองสมผสกบวตถรอนซงก าลงตองการตรวจวดอณหภมเลย

รป 4.1 สเกลอณหภม

ควรทราบอณหภมไมมมต และไมสามารถจะตรวจวดไดในวธเดยวกนกบความยาว เชน ถาวตถยาว ๑๕ เมตร เราสามารถแทน ๑๕ หนวยของความยาวลงไปจากปลายหนงถงอกปลายหนงได แตในกรณของอณหภมไมมหนวยจงไมอาจท าเชนนน

- 16 -

เราระบจดคงทสองจดใหมอณหภมซงสามารถใชแทนสภาพฟสกสโดยเฉพาะของวตถแลวก าหนดจ านวนอณหภมใหแกจดคงททงสอง รวมทงจ านวนเสนทจะขดแบงออกเปนสวนๆในระหวางจดคงทเพอใชเปนสเกลอณหภมดวย เราพดถงการแบงอณหภมซงมใชหนวยอณหภม เชน 20 ◦ซ มใชสองเทาของอณหภม 10 ◦ซ

แตอณหภม 10 ◦ซ และ 20 ◦ซ ตรงกนกบขดแบงทสบและทยสบของสเกลเซลเซยลระหวางจดคงท

ซงตรงกบ 0 ◦ซ และ 100 ◦ซ

๔.๒ สเกลอณหภม Celsius และ Fahreheit สเกลอณหภมทใชปฏบตถอตามจดคงท จดคงททเหนพองกนทวโลก คอ ice point (จดน าแขง) และ steam point (จดน าเดอด)

Ice point เปนอณหภมทน าแขงบรสทธละลาย ภายใตความกดอากาศภายนอกหนงบรรยากาศมาตรฐาน ซงเปนความกดอากาศทสามารถพยงล าปรอทไดสง 76.0 เซนตเมตร มคาเทากบ 1013.240 มลลบาร (จดน าแขงเกยวของกบจดคงทมลฐาน ททราบกนวาเปนจดสามจดของน าบรสทธซงจะไดกลาวถงในขอ ๔.๔ )

steam point เปนอณหภมทน าบรสทธเดอดกลายเปนไอ ภายใตความกดอากาศภายนอกหนงบรรยากาศมาตรฐาน

สเกลอณหภมนยมทใชกนทวไปม ๒ แบบ แบบหนงคอ Celsius ( or Centigerde ) scale ซงจดน าแขงอยท 0◦ซ และจดน าเดอดอยท 100 ◦ซ อกแบบหนงคอ Faherenheit scale ซงมจด

น าแขงอยท 32 ◦ฟ และจดน าเดอดอยท 212 ◦ฟ

จงสงเกตวามการแบงระหวางจดน าแขงและจดน าเดอด 180 ฟาเรนไฮท เปรยบเทยบกบการแบงในชวงเดยวกน 100 เซลเซยส ดงนนจงม 180/100 หรอ 9/5 ของสวนแบงฟาเรนไฮทตอแตละสวนแบงเซลเซยส

ก าหนดใหจดน าแขงบนสเกลฟาเรนไฮทมากกวาสเกลเซยสอย ๓๒ ความสมพนธระหวางสองสเสกลแสดงในรป ๔.๑

๔.๓ กำรแปลงเสกลอณหภม จะแปลงอณหภมเซสเซยสใหตรงกบคาฟาเรนไฮท เราสามารถใชสตรดงตอไปน

๙

๕ 32 ............................... ( ๔.๑ )

ซง อณหภมเปนองศาฟาเรไฮท อณหภมเปนองศาเซลเซยส

เชน จงหาคาฟาเรนไฮททตรงกนกบ 20◦ซ เราแทนคาในสมการ ( ๔.๑ )

F ๙

๕ ( ๒o ) ๓๒

๓๖ ๓๒

- 17 -

๖๘ ฉะนน 20 ◦ซ ตรงกนกบ 68◦ฟ

ถาเราประสงคจะแปลงอณหภมฟาเรนไฮทใหตองตรงกนกบคาเซสเซยส เราเขยนสมการ ( ๔.๑ ) เสยใหม ดงน

( F ๓๒ ) ๙

๕ C

C ๕

๙ ( F – ๓๒ ) .............................. ( ๔.๒ )

เชนสมมตวาอณหภมเปน 95 ◦ฟ ใชสตร ( ๔.๒)

C ๕

๙ ( ๙๕ – ๓๒ )

๕

๙ ( ๖๓ )

๓๕ ดงนน 95 ◦ฟ ตรงกนกบ 35 ◦ซ

๔.๔ The Kelvin Scale of Temperatuer ในงานวทยาศาสตร The Kelvin scale of temperature ใชกนบอยสมพนธกบเสกลเซลเซยสโดยสตรตอไปน

K ๒๗๓.๑๕ C ...................................... ( ๔.๓)

ซง K อณหภมเปนองศา Kelvin

เชน 20 ◦ซ ตรงกบ 293.15 ◦ค

สเกลเคลวนมกจะถอวาเปน absolute scale ของอณหภม จดคงทมลฐานของเสกลเคลวนเปนจดสามจดของน าบรสทธ เปนอณหภมทสภาพของแขง

ของเหลวและไอของน าบรสทธสมดลยกน

๔.๕ กรรมวธทำงฟสกสทใชในวทยำศำสตรทวำดวยกำรวดอณหภม มเธอรโมมเตอรใชกนหลายแบบ บางอยางของหลกการทใชงานอยมรากฐานตามผลของอณหภมทเพมขนดงตอไปน ( ก ) การขยายตวของของเหลวในทบรรจแกว ( ข ) การขยายตวของของเหลวในทบรรจทมเครองอดเปนเหตใหเพมความกดอากาศ ( ค ) ความดนทเกดขนทขอตอของโลหะสองชนดทไมเหมอนกน ( ther mocouple ) ( ง ) เพมสกรของแถบโลหะซงประกอบดวยโลหะแตกตางกนสองชนด ยดตดเขาดวยกนตามความยาว ( bimetallic thermometer ) ( จ ) เปลยนความตานทานของลวดแพลททนม ( ฉ ) เปลยนความตานทานของสารผสมพเศษของวตถทใชในทางเคม ( ther mister )

- 18 -

ผลเหลานบางอยางท ามาใชเปนประโยชนใน thermograph thermograph เปน thermometer บนทกในตวเอง ซงท าการบนทกการตรวจวดอณหภมตอเนองกน

๔.๖ หลกกำรของกำรออกแบบ thermometer รายละเอยดของการออกแบบของ thermometer ปรอทชนดส าคญบางอยางมดงตอไปน ( ก ) Li quid-in–glass thermometer

ของเหลวทใชโดยปกตเปนปรอทหรอไมก ethyl alclhol ปรอทสามารถใชไดถงอณหภมต า

ประมาณ -๓๖ ซงจะเหนอ freezing point ของปรอทเพยงเลกนอย ส าหรบอณหภมทต ากวานน ethyl alohyl บรสทธจะเหมาะสมวา Thermometer ประกอบดวยหลอดแกวทควานรเลกๆตามความยาวโดยตลอดใหของเหลวไหลขนมาไดจากกระเปาะซงอาจเปนทรงกลมหรอทรงกระบอก ยอดของล าของเหลวจะชอณหภมทอานได Li quid – in –glass thermometer ชนดพเศษสรางขนเพอหาอณหภมสงสดหรอไมกอณหภมต าสด ( ข ) Li quid – in –metal thermometer Thermometer เหลานไดขดเสนแบงออกเปนสวนๆเพออานอณหภมทใชกนมากเปนเครองมอวดอณหภมในเครองยนตของรถยนต หลกการนใชใน thermograph บางชนดดวย โดยปากกาตดกบปลายสดของเขมช และปลายปากกาเคลอนผาน chart ทวางบนกระบอนกลมทรงกระบอกทหมนได ( ค ) Thermocouple Thermocouple ประกอบดวยสองเสนโลหะตางชนดกนตอเขาดวยกนทแตละปลาย ถาหากความแตกตางในอณหภมเกดขนระหวางขอตอทงสอง Thermoeiectric E.M.F. กจะท าใหเกดไฟฟา voltmeter ทสรางขนไวโดยเฉพาะ จะชความแตกตางในอณหภมระหวางขอตอทงสอง Thermocouple ใชกนกวางขวาง เชน pyromretr ซงใชส าหรบวดอณหภมสง แตถาตองการพเศษกสามารถวดอณหภมต าไดดวย ( ง ) Bimetallic thermometer เลอกโลหะสองชนดซงมอตราของการขยายตวเมออณหภมเปลยนแปลงตางกนชดเจนโดยชนดใดชนดหนง หรอทงสองชนดอาจเปนโลหะผสม ท าเปนแถบแขงแรงท าใหตดกนทางเบน เมออณหภมเปลยน แถบหนงจะยาวกวาอกแถบหนง เปนเหตทแถบทอยรวมกนงอโคงโดยโลหะทยาวกวาจะอยดานนอกของสวนโคง แถบโลหะอาจขดในรปของขดลวด แถบดานในมกท าดวยโลหะซงยดเรวกวา เปนผลใหขดลวดคลายออกเมอ อณหภมสงขน การเคลอนไหวนท าใหขยายมากขน โดยระบบคานงดงายๆสมผสกบขดลวด และเขมชจะชอณหภม หลกการนใชใน thermograph ทวไปบนทกเพอใหไดอณหภมตอเนองกน

- 19 -

( จ ) Platinum Resistance Thermometer หลกการของการท างานของเครองมอ อาศยการเปลยนแปลงในความตานทานของลวดแพลททนม เมออณหภมเปลยนแปลงกระแสไฟฟาจากหมอก าเนดไฟฟาจะไปเดนเครองวดความตานทานซงขดเสนแบงออกเปนสวนๆไวส าหรบอานอณหภมเครองมอไดออกแบบไวใหสามารถบนทกความตอเนองของอณหภม และกระท าหนาทเปน thermograph Platinum Resistance Thermometer เปนเครองมอทเทยงตรงอยางยง สามารถวดอณหภมไดในขอบเขตกวางขวาง

( ฉ ) Thermistor มวตถเคมซงเปลยนความตานทานไฟฟาไดอยางชดเจนดวยอณหภม โดยความตานทานจะลดลงเมออณหภมเพมขน Thermistor มขนาดเลกและทนทาน มกจะใชเปน radiosonde thermometer ซงน าขนไปในอากาศเบองบนไดโดยบอลลน เพอตรวจอณหภมอากาศชนบน การเปลยนแปลงในความตานทานของวงจรไฟฟาเกดขนในขณะทอณหภมเปลยนตามสง การเปลยนแปลงเหลานจะผนแปรสญญาญวทยสงมายงเครองรบบน พนโลก การเปลยนแปลงไดบนทกใน chart และอณหภมอากาศกจะสามารถตรวจไดทระดบตางๆสงขนไปจนถง 30 กโลเมตร

๔.๗ กำรวดอณหภม Thermometer (หรอ thermograph) บอกอณหภมของสวนทไดรบความรอนซงอาจเปนอณหภมอยางอน นอกไปจากอณหภมของอากาศซงประสงคทจะวดอยแลว เชน ความรอนทแผรงสผานอากาศโดยไมท าความกระทบกระเทอน ตออณหภมของอากาศ แตถกดดโดยวตถของ thermometer นบเปนเรองส าคญทจะตองแนใจวาอากาศอยตดกบ thermometer อยทอณหภมเดยวกนกบอากาศซงตองการจะวดอณหภม อากาศสามารถรบความรอนโดยสมผสกอนทมนจะถง thermometer จงท าใหอานผดได

๔.๘ Surface Air Temperature ในการปฏบตทางอตนยมวทยา surface air temperature ถอเอาอากาศอสระทมความสงระหวาง ๑.๒๕ และ ๒ เมตร เหนอระดบพนดน โดยทวไปพบวาอณหภมนแทนสภาพทรสกไดโดยทอาศยอยบนโลก surface air temperature ทตรวจในวธนอาจแตกตางจากอณหภมของพนดนทอยต ากวาไดมาก ในวนทมแดดรอนจด อณหภมพนดนอาจสงกวา อณหภมอากาศผวพน โดยกลบกนอาจต ากวาอณหภมอากาศผวพนมากในคน ทอากาศหนาวและมน าคางแขง

- 20 -

๔.๙ Thermometer Exposure เพอใหสามารถอานอณหภมอากาศไดแทจรง เธอรโมมเตอรจะตองไดรบการปองกนจากรงสของดวงอาทตย , ทองฟา , โลก และ วตถทอยลอมรอบใดๆในเวลาเดยวกนตองมการระบายอากาศไดพอเพยง เพอจะไดแสดงอณหภมของอากาศอสระ การปองกนสองวธทใชกนทวไป คอ

( ก ) เครองก าบง thermometer ชนดบานเกลด ( ข ) ฝาครอบโลหะขดมนซงระบายอากาศไดเอง

ในกรณใดกรณหนง เครองมอจะตองตดตงในท ท เชอแนวาสามารถวดอากาศอสระทหมนเวยนอยในสถานทนน อณหภมจะตองไมอยในอทธพลของสภาพทไมเปนธรรมชาต เชน ตกใหญ และลานซเมนตอนกวางขวาง หรอถนนลาดยาง เปนตน เทาทจะเปนไปไดพนดนทอยภายใตเครองมอ จะตองปกคลมดวยหญาเกรยนหรอเปนทซงหญาไมงอกงาม เปนพนโลกธรรมชาตของแถบนน รายละเอยดของความตองการทางอตนยมวทยาส าหรบเครองก าบง Thermometer และThermometer ถายอากาศซงอยในฝาครอบ ก าหนดไวในค าแนะน าเรองเครองมออตนยมวทยา และปฏบตการตรวจขององคการอตนยมวทยาโลก

4.10 กำรเปลยนประจ ำวนของอณหภมอำกำศทผวพน ในระหวาง ๒๔ ชวโมง เหนอทองทะเล จะมการเปลยนแปลงของอณหภมนอยวาเหนอพนดน การเปลยนแปลงประจ าวนในอณหภมผวหนาทะเล โดยปกตนอยกวา ๑ ◦ซ และอณหภมอากาศใกล

ผวน าจะคงทในสภาพททะเลสงบ ในแถบทะเลทรายลกเขามาไปภายในทวป อณหภมอากาศผวพน อาจเปลยนจากกลางวนไปกลางคนไดมากกวา 20 ◦ซ บรเวณชายฝงทะเลการเปลยนแปลงประจ าวนของอณหภมสวนใหญ

ขนอยกบทศทางของลม ถาลมพดออกจากฝงอณหภมเปลยนมาก และถาพดเขาหาฝง อณหภมจะเปลยนเพยงเลกนอย ลงบกและลมทะเลประจ าถนชวยลดชวงของการเปลยนแปลงอณหภมลงได โดยทวไปการเปลยนแปลงประจ าวนของอณหภมอากาศผวพนจะมมาก ถาอยในสภาพลมสงบ ถามลมแรงอากาศจะผสมคลกเคลากนไดมาก ความรอนทไดรบในตอนกลางวนและความรอนทสญเสยในตอนกลางคนจะเฉลยกนโดยอณเปนอนมากของแกสในบรรยากาศ เปนผลใหชวงเปลยนประจ าของอณหภมลดลงในระหวางสภาพทมลม ทองฟาทมเมฆจะชวยลดชวงเปลยนประจ าวนของอณหภม ไมวาทใดๆในระหวางเวลากลางวนเมฆจะถกดดหรอสงตอปรมาณของรงสดวงอาทตยไดเพยงเลกนอยเทานน สวนใหญจะถกสะทอนกลบออกไปยงอวกาศโดยไมลงมาถงผวโลก โดยกลบกน ในเวลากลางคนเมฆจะดดรงสคลนยาวทแผขนไปจากผวโลกแลวจะแผพลงงานความรอน สวนใหญทไดรบกลบมายงผวโลกอกครงหนงเมฆคลายกบเปนผาหมทคอยเกบรกษาความ

- 21 -

อบอนของพนโลก ฉะนนการเปลยนประจ าวนของอณหภมอากาศผวพน จงมคาเลกนอยมากในระหวางสภาพทมเมฆเตมทองฟา ชนดของผวพนและความสามารถของวตถทอยขางใตทจะน าความรอนเขาหรอออกจากผวพนจะกระทบกระเทอนตอชวงเปลยนประจ าวนของอณหภมอากาศพน อยางไรกตาม ธรรมชาตของภมประเทศใกลเคยงกมความส าคญ เพราะวาอณหภม ณ ทเฉพาะอาจกระทบกระเทอนไดโดยการไหลของอากาศอนหรอเยนจากบรเวณใกลเคยง เชน การเยนลงของผวพนจะแทนทในเวลากลางคน เนองจากการแผรงสแลวอากาศใกลพนดนกจะเยนลงและมความหนาแนนมากขน ถาผวลาดอากาศเยนจะไหลไปยงระดบต ากวา เชน katabatic wind ผลตรงขามจะเกดระหวางเวลากลางวนในเมอ anabatic wind พดขนไปตามพนลาดอากาศอนบน พนลาดไดรบความรอนจะถกแทนโดยอากาศทเยนกวาและมความหนาแนนมากกวาจากระดบทอยต ากวาอยางไรกตามโดยทวไป anabatic wind มกไมคอยเกดขนเหมอน katabatic wind เนองจากความจรงทวา การเคลอนทของมนถกท าใหชาลงโดยแรงดงดดของโลก ผลของสงแวดลอมจะเหนไดชดเจนในนครใหญๆในคนททองฟาโปรงและลมสงดเงยบ อณหภม ณ ใจกลางเมองอาจสงกวาในทงนาไดมากกวา 5 ◦ซ อณหภมในเวลากลางวนกจะถก

กระทบกระเทอนโดยความรอนทเกดขนจากกจกรรตางๆในอาคารของนครใหญๆ

๔.๑๑ กำรเปลยนแปลงอณหภมในทำงดง เราไดกลาวในหวขอ ๒.๒ วา โดยทวไปอณหภมลดลง ตามสงใน troposphere อตราของการลดอณหภมตามสวนสง เรยกวา terperture lapse rate โดยเฉลย terperture lapse rate ใน troposphere ประมาณ 6 ◦ซ ตอ กโลเมตร ซงก

หมายความวา ถาอณหภมทระดบทะเลเฉลยปานกลางเปน 15 ◦ซ อณหภมจะลดลงเหลอประมาณ

-15 ◦ซ ทความสง ๕ กโลเมตร

ในระดบต ากวาของ stratosphere บางครงอณหภมไมเปลยนตามสง tempepature lapse rate กจะเปนสญ บรรยากาศกกลาวไดวาเปน isothermal ในแถบนน isothermal หมายถง อณหภมเทากน ในบางสวนของบรรยากาศอณหภมเพมขน negative tempeatuer lapse rate กเกดขน จ าไววา negative lapse rate แสดงวาอณหภมเพมขนตามสง เชน สมมตวา อณหภมเพมขน 2 ◦ซ

ระหวางทความสงเพมขน ๑ กโลเมตร เรากพดวา tempeatuer lapse rate เปน -2◦ซ ตอกโลเมตร

โดยปกต อณหภมลดลงตามสงใน troposphere อตราเปลยนอณหภมโดยเฉลยจะเปนบวกโดยมคาประมาณ 6 ◦ซ ตอกโลเมตร

อยางไรกตาม บางครงอณหภมเพมขนตามความสง ส าหรบบางระยะทางในทางดง กลาววา temperature inversion เกดขน คอ การเปลยนแปลงโดยปกตของอณหภมใน troposphere ไดเปลยนกลบตรงกนขาม

- 22 -

อณหภมใน mesosphere ลดลงตามสวนสงโดยเฉลย คอ อตราเปลยนอณหภมเปนบวก ใน thermosphere อณหภมเพมขนตามสง และดงนนอตราเปลยนอณหภมกจะเปนลบในแถบน อณหภมของบรรยากาศกระทบกระเทอนตอความแนนของมน ก าหนดน าหนกของอากาศซงอยเหนอผวของหนวยเนอทใกลผวโลก คอความกดอากาศในบทตอไปเราจะศกษาคณลกษณะบางอยางของความกดบรรยากาศ

ปญหำ

1. จงกลาวถงการเปลยนแปลงทางฟสกสบางอยางซงสามารถเกดขนไดเมอวตถไดรยความรอน จงบรรยายกรรมวธทางฟสกสบางอยางซงเปนประโยชนใน thermometer

2. จงเขยนสตรทใชส าหรบแปลงอณหภมฟาเรนไฮท เปนอณหภมเซลเซยส อณหภม เซลเซยสจะเปนเทาไรจะตรงกบ 86 ◦ฟ ?

3. เขยนบนทกยอตอไปน ( 1 ) Bimetallic thermometer ( 2 ) Kelvin scale of temperature ( 3 ) Temperature inversion ( 4 ) Ketabatic wind

4. อณหภมอากาศผวพนหมายถงอะไร? ท าไมจงตางกบอณหภมทผวพนดน ? 5. จงเขยนขอความสนๆเกยวกบการเปลยนประจ าวนของอณหภมอากาศผวพน

- 23 -

บทท ๕

ควำมกดบรรยำกำศ

ความกดอากาศเกดขนจากน าหนกของแกสในบรรยากาศทอยเบองบน เปนจ านวนลานลานของอณและปรมาณ ซงเคลอนทดวยความเรวสงอยโดยรอบ และอยเหนอตวเรากระทบกระทงซงกนและกน กระทบกบผวโลกกบมนษยและสตว และกบวตถใดๆ กตามทขวางทางเดนของมน การศกษาในเรองความกดอากาศเปนแขนงหนงของการศกษาพนฐานของวชาอตนยมวทยา ความแตกตางของความกดอากาศท าใหเกดการไหลถายเทของอากาศจากทหนงไปสอกทหนง ซงท าใหเกดและเกดสารประกอบตางๆ ของลมฟาอากาศ

๕.๑ ธรรมชำตของควำมกดบรรยำกำศ นกวทยาศาสตรไดใหขอแตกตางระหวาง force (แรง) กบ pressure (ความกดอากาศ) โดยถอวา pressure เปนแรงบนหนงหนวยเนอท อณและปรมาณทมความเรวสงของไนโตรเจน , ออกซเจน และแกสในบรรยากาศอนๆ พากนกระทบกระแทกผวพนซงอยกบตดกบมน แรงซงกระท าบนหนวยเนอทของผวพนนนเรยกวา atmospheric pressure (ความกดบรรยากาศ) เพราะวาแกสเคลอนตวในทกทศทาง จงออกแรงความกดบนผวพนทกดานทมนปะทะ ความจรงทวาอากาศออกแรงกดในทกทศทางอาจแสดงใหเหนไดโดยเตมน าในถวยใหเตมจนลน แลววางแผนกระดาษแขงลงไปบนปากแกว คว าแกวลงอยาระมดระวง ( ดรป ๕.๑ ) จนเหนวากระดาษตดแนนกบปากแกว ความกดอากาศมก าลงมากกวาน าหนกของน าทกดลงมา เมอหมนแกวลงชาๆใหหนไปทกทศทาง จะแสดงใหเหนความกดอากาศทกระท าทางดานขางสามารถกดไดแรงเชนเดยวกบดานบน ไมวาทใดความกดอากาศจะมากทสดทใกลกบผวพน เพราะมนเกดขนโดยน าหนกของอากาศทงหมดทอยขางบน หนวยเนอทของผวพนนน ๆ ในระดบสงขนไปในบรรยากาศ มจ านวนของอณและปรมาณทอยขางบนเพยงเลกนอย ดงนนความกดบรรยากาศจงลดลงตามสวนสง

รป 5.1 อากาศมความกดทกทศทาง

- 24 -

๕.๒ หนวยของควำมกดบรรยำกำศ ใกลผวพนโลก อวกาศมความกดอากาศประมาณ 105 นวตน บนแตละตารางเมตรของผวพน ความกดอากาศนมคาเทากบ ๑ บำร (newton เปนชอของนกวทยาศาสตรผคดคนกฎแหงการเคลอนไหว ) การเปลยนแปลงของความกดอากาศระหวางวนตอวนมเพยงเลกนอย ฉะนนจงตองใชหนวยทมคาเลกนอย เพอจะไดใชรายงานการเปลยนแปลงได หนวยทใชวดทางอตนยมวทยาเปนหนงในพนของบารเรยกวา มลลบำร ( millibar )

คอ ๑ บาร = ๑00 มลลบาร ฉะนนหนงมลลบารจงมคาเทากบแรง ๑00 นวตนบนแตละตารางเมตรของผวพนทสมผสกบอากาศ

ความกดอากาศของอากาศสามารถพยงน าหนกของปรอททถกปดกนในหลอดซงมอสระจากอากาศทอยบนผวปรอท แสดงใหเหนในรป ๕. ๒

รป 5.2 ความกดอากาศพยงน าหนกของล าปรอท

ควำมยำวของล ำปรอท จะเปลยนแปลงตามอณหภมในขณะทน าหนกของมนจะขนอยกบแรงถวง ณ ต าบลทนน ฉะนนนกอตนยมวทยาจงก าหนดความยาวของปรอท ภายใตพฤตภาพมาตรฐาน ซงอณหภมจะอยทจดน าแขงละลาย (0◦ซ) และอตราเรงเนองจากความถวงเปน ๙.๘0

๖๖๕ เมตร/วนาท๒ ถาอากาศสามารถพยงน าหนกของล าปรอทเทากบความยาว 0.760 เมตร (หรอ ๗๖0 มม.) ภายใตพฤตภาพมาตรฐาน ความกดอากาศนนเรยกวา standard atmosphere (บรรยากาศมาตรฐาน) มคาเทากบ ๑0๑๓.๒๕0มลลบาร จงสงเกต ภายใตพฤตภาพมาตรฐาน ถา ๗๖0 มลลบาร ของปรอท = ๑0๑๓.๒๕0 มลลบาร แลว ๑ มลบาร ของปรอทจะ = ๑.๓๓๒๒๔ มลลบาร ซงเปนทรกนวาเปน มลลบำรมำตรฐำน ของปรอท

- 25 -

๕.๓ กำรวดควำมกดบรรยำกำศ เครองมอทใชวดความกดบรรยากาศ คอ barometer ค าวา barometer ไดมาจากค าวากรคสองค า “baros” (น าหนก) และ “metron” (วด) มบาโรมเตอรสองชนดทใชกนทวไปคอ ปรอทกบแอนเนอรอยด (aneroid) ไดมากจากค ากรค “ a nexus” (ไมเปยก) และตอทายดวย “ –oid” (คลายกบ)ฉะนน aneroid barometer จงไมใชของไหล ตรงกบขามกบ mercry barometer ซงใชของเหลวคอปรอท

๕.๔ บำโรมเตอรปรอท ในป ๑๖๔๓ นกวทยาศาสตรอตาเลยนชอ Toriclli (ทอรเซลล) ไดน าหลอดแกวยาวประมาณ ๘0 เซนตเมตร ปดปลายขางหนง เทใสปรอทลงไปจนเตมและคว าทเปดลงไปใตผวปรอทในอาง ทอรเซลลไดพบวาระดบปรอทในหลอดลดลงและคงอยประมาณ 0.๗๖ เมตร (หรอ ๗๖0 มม.) เหนอผวปรอทดานนอก เขาอธบายพฤตการณเชนนวาบรรยากาศจะตองมความกดบนผวปรอทภายนอก ความกดนตองเทากบความกดทเกดขนโดยน าหนกของล าปรอท นเปนบารามเตอรอนแรก ความสงในทางดงของล าปรอทไมขนกบความเอยงของหลอด ความกดบรรยากาศสามารถกลาวไดวาเปนความยาวทแนนอน ของปรอท บำโรมเตอรปรอทสองชนด ทใชทสถานอตนยมวทยา คอ บาโรมเตอร แบบ Fortin ( ฟอรตน ) และแบบ Kew (คว ) ความยาวทจะวดเปนระยะระหวางยอดของล าปรอทกบผวเบองบนของปรอทในกระปก อยางไรกตาม ความยงยากเกดขนเนองจากความจรงทวาความเปลยนแปลงใดๆในความยาวของล าปรอทจ าน าไปสความเปลยนแปลงในระดบของปรอทในกระปก ในบำรโรมเตอรแบบฟอรตน ระดบของปรอทในกะปกสามารถปรบแตงไดเพอจะใหสมผสเขมงาชาง ซงอยกบทยอดของเขมชนอยทศนยของสเกลบาโรเมตรวธปฏบต ครงแรกในการอานบาโรมเตอรแบบฟอรตน กคอปรบแตงระดบของปรอทในกะปกจนกระทงตรงกนกบจดน

บำโรมเตอรแบบกะปกอยกบท มกจะเรยกวา บำโรมเตอรแบบคว ในการใชครองมอไมจ าเปนทจะตองปรบแตงระดบของปรอทในกระปก สเกลทสลกบนบาโรเมตรไดท าไวส าหรบอานความเปลยนแปลงในระดบปรอท

๕.5 กำรตรวจแกพฤตภำพมำตรฐำน ความยาวของล าปรอทของบาโรมเตอรขนอยกบเหตอนๆดวย ( โดยเฉพาะอยางยงอณหภมและความถวง) นอกไปจากความกดบรรยากาศ ฉะนนจงจ าเปนทจะตองระบพฤตภำพมำตรฐำน ซงบาโรมเตอรจะอานคาความกดอากาศทแทจรงตามทฤษฎสเกลบนบาโรมเตอรปรอทเพอความมงหมายทางอตนยมวทยาจะตองแบงออกเปนขดๆ เพอวาจะไดอานคาความกดอากาศทแทจรงไดโดยตรงเปนหนวยมาตรฐานภายใตพฤตภาพมาตรฐานซงไดจดท าขนเมอทกสวนของเครองมออยทอณหภม 0 ◦ซ และทคามาตรฐานของความถวง ๙.๘0๖๖๕ เมตร/วนาท๒

- 26 -

เนองจากวาการอานบาโรมเตอรกระท าในเวลาตางๆกน ณ สถานทแตกตางกน กอนจะน ามาเปรยบเทยบกนจะตองกระท าการตรวจแกดงน - ตรวจแกความผดประจ าเครอง - ตรวจแกอณหภม - ตรวจแกความถวง

( ก ) กำรแกควำมผดประจ ำเครอง บาโรมเตอรถกแบงออกเปนขดๆ โดยสมมตฐานทการวาการอานทก าหนดบนสเกลแทนคาแตกตางทแทจรงระหวางระดบของผวปรอท ในทางปฏบตมกจะเปนไปไมไดทจะก าหนดหรอแบงเสกลไดโดยถกตองแทจรง นอกจากนนปรอทยงไมเปยกแกวและ meniscus (คอผวโคงของของเหลวในหลอด) โคงขน แรงของการเกาะมน (cohesion) ระหวางอณปรอทใหญกวาแรงของการเกาะตดกน (adhesion) ระหวางแกวกบปรอท เปนผลใหระดบปรอทในหลอดดต าไป การเคลอนไหวนอยในทศทางตรงขามกบการขนของน าในหลอดบาง ในแตละกรณเปนผลทเรยกวา capillarity (ความดงดดขอหลอดแกวเลกๆซงเกดจากความดงดดของอณ) ความผดเลกนอยยงเกดขนไดจากแกสทเหลอในสญญากาศเหนอล าปรอท นอกจากนนยงเกดขนจากการหกหรอการโคงของแสงสวางเมอผานทะลแกว ความผดตางๆเหลานจะตองผานไมเกนสองสามสวนในสบของมลลบารในบาโรมเตอรปรอททด ความผดเหลานรวมเขาดวยกนท าใหเกด index error (ความผดประจ าเครอง) ซงแสดงไวใน calibration certificate (ใบรบรองการสอบเทยบ) ส าหรบบาโรมเตอรไดจดท าขนภายหลงการทดลองเปรยบเทยบกบบาโรมเตอรมาตรฐาน

( ข ) กำรแกอณหภม การอานบาโรมเตอรจะตองแกไปหาคาทจะอานได ถาหากปรอทและเสกลอยทอณหภมมาตรฐาน 0◦ซ บาโรมเตอรปรอททใชเพอความมงหมายทางอตนยมวทยาไดรบการสอบเทยบโดยการเปรยบเทยบกบบาโรมเตอรมาตรฐานทถกตอง เมอบาโรมเตอรไดรบการสอบเทยบเบองตน สวนประกอบตางๆ เชน ปรอท เสกล กระปก หลอดแกวและอนๆ อยทอณหภม 0 ◦ซ ถาอณหภมผด

ไปจากนจะเปนเหตใหเกดการเปลยนแปลงในขนาดของสวนประกอบเหลาน ดวยเหตนจงน าเธอรโมมเตอรมาตดไวกบบาโรมเตอรปรอทในต าแหนงจะใหอณหภมเฉลยของสวนประกอบ ซงเรยกกวา attached thermomerter (เธอรโมมเตอรประจ าเครอง) โดยการอานเธอรโมมเตอรนเอามาแกการวดบาโรมเตอรเขาหาอณหภมมาตรฐาน 0 ◦ซ

- 27 -

( ค ) กำรแกควำมถวง การอานบาโรมเตอรปรอท ณ ความกดและอณหภมทก าหนดใหขนอยกบคาอตราเรงทเนองจากความถวง ซงเปลยนตามละตจดและความสง บาโรมเตอรไดรบการสอบเทยบใหอานคาทกดทแทจรง ณ อตราเรงความถวงมาตรฐาน

9.80665 เมตร/วนาท๒ การอาน ณ คาอนใดทแตกตางไปจากนจะตองไดรบการแก ส าหรบบาโรมเตอรใดๆทใชอยกบทการแกเหลานอาจจะรวมไวในตารางเดยวกนเพอความสะดวก ความกดอากาศทระดบสถานจะไดรบโดยการแกครงเดยวซงตรงกบอณหภมของเธอรโมเมตรประจ าเครอง

๕.๖ Aneroid Barometers บาโรมเตอรแอนเนอรอยด ประกอบดวยตลบโลหะทผนกแนนและโปงไดระยะระหวางศนยกลางของผนงเปลยนแปลงตรงกนขามความกดอากาศบรรยากาศ เชน ถาความกดบรรยากาศเพมขนจะดนผนงตรงกนขามเขาหากน ระบบสปรงทแขงแรงปองกนตลบมใหยบลงเนองจากความกดบรรยากาศภายนอก ณ ความกดอากาศใดๆ จะมต าแหนงทสมดลซงแรงเนองจากสปรงสมดลยกบความกดอากาศภายนอก ปลายหนงตลบจะอยกบทขณะทปลายอก ขางหนงตอกบเขมชซงเคลอนไปบนหนาปทมทมเครองหมายแสดงความกดอากาศ เครองกะเดองจะขยายการเคลอนตวของเขมช บาโรมเตอรแอนเนอรอยตองไดรบการสอบเทยบกบบาโรมเตอรปรอทอยางไรกตาม มประโยชนกวาบาโรมเตอรปรอททวามนมรปรางกะทดรดและน าตดตวไปมาได ฉะนนบาโรมเตอร แอนเนอรอยดจงใหความสะดวกมากทจะใชในทะเลหรอในทงนา แหลงแหงความผดในบาโรมเตอรแอนเนอรอยด รวมทงการแกทไมสมบรณของอณหภม ความออนของสปรงอาจเกดขนไดเมออณหภมเพมขน ซงจะเปนผลใหเครองมอนแสดงคาความกดอากาศทสงขนเกนไป ความผดทเกดจากการยดหด กสามารถเกดขนได เมอบาโรมเตอรแอนเอนรอยดไดรบการเปลยนแปลงอณหภมมากๆ อยางรวดเรว เครองมอจะไมชความกดอากาศทแทจรงทนท ความลาชานเรยกวา hyetresis และเวลาอาจลวงพนไปกอนทความแตกตางตะสนหมดไป การเปลยนแปลงชาๆ ในโละของตลบแอนเนอรอยดเกดขนได ซงเรยกวา secular changes (การเปลยนแปลงไป) และสามารถเปรยบเทยบเปนระยะๆ กบบาโรมเตอรมาตรฐาน

๕.๗ Barographs บาโรกราฟเปนบาโรมเตอรทบนทกคาดวยตวเอง ซงท าการบนทกคาความกดอากาศตลอดระยะเวลาตอเนองกน โดยปรกตใชเครองกลไกแอนเนอรอยด ตลบแอนเนอรอยดจ านวนหนงเพอเอามาเชอมตดกนเพอจะไดมแรงมากพอทจะเคลอนเขมช โดยใชระบบคาน ท าใหการขยายตวหรอการหดตวของตลบขยายมากขน การเคลอนไหวนจะสงอาการตอไปนยงเขมชซงเคลอนเปนเสนโคงบนกระดาษกราฟทมวนอยรอบนอกของกระบอกกลม ซง

- 28 -

หมนสปดาหละรอบโดยเครองกลไกลานนาฬกาและบนทกคาความกดอากาศทสถานอตนยมวทยาตอเนองกนตอไป

๕.๘ กำรเปลยนแปลงของควำมกดอำกำศตำมควำมสง ความกดอากาศของบรรยากาศทผวโลกแทนน าหนกของล าอากาศของหนวยเนอทหนาตด ซงยดจากผวโลกไปยงเขตจ ากดเบองบนของบรรยากาศ ยงมระดบสงความกดอากาศจะมคานอยลง เนองจากความจรงทวาอากาศเหนอระดบนนเหลออยนอยกวาเหนอผวโลก

เชน ความกดอากาศเหนอผวโลกประมาณ ๑000 มลลบาร แตทระดบสงประมาณ ๕.๕ กโลเมตร มความกดอากาศเหลอเพยงครงหนงเดยว ตาราง ๕.๑ แสดงวาความกดอากาศเฉลย ณ ความสงตางๆ ในละตจดกลาง

ตาราง ๕.๑ การเปลยนแปลงจองความกดอากาศตามสง

ความสง (กโลเมตร) ความกดอากาศ (มลลบาร) ๑o ๒o ๓o ๔o ๕o ๖o ๗o ๘o ๙o ๑oo

๒๖๕ ๕๕.๑ ๑๒.o ๒.๕๗ o.๗๙๘ o.๒๒๕ o.o๕๕๒ o.o๑o๔ o.oo๑๖ o.ooo๓

อตราทความกดอากาศลดลงไมคงท ตวอยางเชนใกลระดบทะเลเฉลยความกดอากาศลง ๑ มลลบาร เมอความสงเพมขนประมาณ ๘.๕ เมตร แตทระดบสง ๕.๕ กโลเมตร ความกดอากาศลดลง ๑ มลลบาร ทกชวงความสง ๑๕ เมตร และยงสงขนไปชวงความสงทความกดอากาศลดลง ๑ มลลเมตร จะมากยงขน คาทสามารถก าหนดไดเปนเพยงประมาณเทานน เพราะวาอณหภมกระทบกระเทอนตอการลดของความกดอากาศตามสง

๕.๙ กำรหกแกควำมกดอำกำศเขำหำระดบมำตรฐำน คาของความกดอากาศทสถานตรวจอากาศเรยกวา station pressure เพอจะใหการอานบาโรมเตอรทความสงแตกตางกนสามารถเปรยบเทยบกนได จงเปนความจ าเปนขนแรกทจะตองหกแกลงมาหาระดบเดยวกน

สวนมากความกดอากาศทตรวจไวจะหกแกลงมาหาระดบทะเลเฉลย คาความกดอากาศทไดรบโดยวธนเรยกวา mean sea level pressure

- 29 -

ความกดอากาศทระดบเฉลยเปนเรองสมมต เพราะสถานตงอยบนแผนดน ดงนนจงตองวาดมโนภาพเอาวา ล าอากาศทเขามาครอบครองทวางเปลาจะตองครอบครองพนดนและหนทอยใตสถานดวย ล าอากาศทถกสมมตใหยดลงไปจนถงระดบทะเลเฉลย ในการทจะค านวณความกดอากาศทระดบทะเลเฉลย จงเปนความจ าเปนเบองตน จะตองหาความกดอากาศทสถานกอนแลว บวกคาน าหนกของอากาศซงจะครอบครองล าของหนวยเนอทหนาตดระหวางสถานกบระดบทะเลเฉลยเขาไป ความสงของล าอากาศนจะคงท แตน าหนกของมนขนอยกบความหนาแนนและอณหภม ถาอณหภมสงขนอากาศจะมความหนาแนนนอยลง น าหนกทจะเพมเขาไปจงตองลดลง ไมมวธทดทสดในการหกแกความสงของสถานทอยบนแผนดนลงไปยงระดบทะเลเฉลย เพราะไมอาจจะทราบไดวา อณหภมของล าอากาศสมมตควรจะเปนเทาใด บางประเทศใชอณหภมอากาศทสถานของตนเอง ซงใหผลทนาใจส าหรบสถานทมความสงอยต ากวาความสงของอณหภม ในระหวาง ๑๒ ชวโมงแลวมา องคการอตนยมวทยาโลก ไดแนะน าวธการส าหรบสถานทอยระดบต าๆใน “Guide for Meteorological lnstrument and Obsssserving Practices”( WMO – No. 8TP.3 )(ค าแนะน าเครองมออตนยมวทยาและวธปฏบตในการตรวจอากาศ) แมวาจะไดรบความยงยากในการหกแกความกดอากาศระดบสถานเปนระดบทะเลเฉลย กไดรบผลส าเรจเปนทนาพอใจในหลายภมภาค แผนทความกดอากาศในระดบทะเลเฉลยใช กนแพรหลาย โดยนกอตนยมวทยาทวโลก ค าวา synoptic ไดมาจากค ากรค “syn” (พรอมกน) และ “Opsis” (มองเหน) การอานความกดอากาศในเวลาเดยวกนทสถานเปนจ านวนมากไดรบการแกหาระดบทะเลเฉลย แลวอาจมาเขยนลงใน synoptic charts ทางทวป Africa และ Antarctica ความสงของสถานอตนยมวทยาสงกวา ๑ กโลเมตร สถานเหลาน หลงจากทราบคาความกดอากาศทสถานแลวกค านวณหาความสงโดยประมาณของความกดอากาศ ๘๕o มลลบาร ทอยเหนอสถาน แผนทอากาศจะเขยนทระดบความกดอากาศเหลาน

๕.๑0 Altimetry ( กำรวดควำมสงในบรรยำกำศ) ไดเคยแจงใหทราบแลววาความกดอากาศกบความสงมความเกยวของกนอยางใกลชด ซงเปนประโยชนในดานการบนทจะหาระดบความสงของเครองบน เครองวดความสงของบรรยากาศกคอบาโรมเตอรแอนเนอรอยดซงแบงออกเสกลใหอานความสงแทนความกดอากาศ ไดทราบแลววาความกดอากาศทผวโลกทคาเทากบน าหนกของล าอากาศของหนวยเนอทหนาตดซงยดขนไปถงขอบเขตจ ากดภายนอกของบรรยากาศ ฉะนนความกดอากาศจงขนอยกบความหนาแนนของแกสในบรรยากาศ บางครงความหนาแนนไดรบความกระทบกระเทอนโดยอณหภมของแกส คอ เมออณหภมสงขน ความหนาแนนจะนอยลง

- 30 -

ฉะนนการเปลยนแปลงของอณหภมตามสงจงท าความยงยากใหแกการวดความสงในบรรยากาศ Altimetry วาดวยการสดความสงโดยวธของบาโรมเตอรแอนเนอรอยด

ดวยเหตผลนจงสมมตต งแตแรกวาบรรยากาศสมมตนจะมคาคงอย ในขณะทมการเปลยนแปลงอณหภมตามสง ซงเราเรยกวา ICAO standard atmosphere (บรรยากาศมาตรฐานขององคการการบนพลเรอนระหวางประเทศ) และไดรบการกลาวถงในตอนตอไป ในทางปฏบตจะมผลตางเลกนอยเกดขนระหวางบรรยากาศทแทจรงกบบรรยากาศมาตรฐานสมมตฐาน อยางไรกตามกสามารถกะท าการปรบแตง altimeter ไดเพอใหไดคาทแทจรง

๕.๑๑ ICAO Standard Atmosphere International Civil Aviation Organization (ICAO) ไดตงพฤตภาพมาตรฐาน ซงเปน

พนฐานของเสกล altimeter เรยกวา ICAO Standard Atmosphere รายละเอยดบางอยางแสดงไวในตาราง ๕.๒ สมมตวาอากาศแหง ตามรายการแสดงวาความกดอากาศทระดบทะเลเฉลยและอณหภมเปน ๑0๑๓.๒๕ มลลบาร และ 15 ◦ซ ตามล าดบและสมมตวาใชอตราลดของอณหภม ๖.๕◦ซตอกโลเมตร

ขนไปจนถงระดบ tropopause ซงประมาณ ๑๑ กโลเมตร ตอจากนนบรรยากาศจะมอณหภมคงทในชนลางของ stratosphere จนกระทงถงระดบความสงประมาณความสงประมาณ ๒o กโลเมตร ตอไปสมมตวาใชอตราลดของอณหภมซงเปนลบโดยอณหภมจะสงขนในอตรา ๑o◦ซ ทกความสงทเพมขน ๑ กโลเมตร ส าหรบความมงหมายในการ

บนไมจ าเปนตองระบบรรยากาศมาตรฐานเหนอความสงระดบ ๓๒ กโลเมตร

ตาราง ๕.๒ รายการบางอยางของบรรยากาศมาตรฐาน

ความสงประมาณ (กโลเมตร)

ความกดอากาศ (มลลบาร)

อณหภม (◦ซ)

อตราลดอณหภม (◦ซ ตอกโลเมตร)

0 ๑๑ ๒0 ๓๒

๑0๑๓.๒๕ ๒๒๖.๓๒ ๕๔.๗๕ ๘.๖๘

๑๕ -56.5 -56.5 -56.5

6.5

0.0 -1.0

๕.๑๒ กำรปรบแตง altimeter จะตองกระท าแกความกดอากาศทอานไดจาก altimeter ถาพฤตภาพทแทจรงแตกตางไปจากทระบไวใน ICAO standard atmosphere

Altimeter ไดสรางขนเพอใหเสกลความสงและความกดอากาศไดสวนสมพนธซงกนและกน ถาหากความกดอากาศทระดบเฉลยทแทจรงแตกตางไปจาก ๑0๑๓.๒๕ มลลบาร จะตองท าการปรบแตง altimeter จะอานคาความสงเปนศนยเมออยทความกดอากาศระดบทะเลเฉลย

- 31 -

ไมตองท าการปรบแตง altimeter เมอคาอณหภมทแทจรงผดไปจากพฤตภาพมาตรฐาน อยางไรกตามสามารถกระท าการกะประมาณไดจากอณหภมระหวางอณหภมทระดบบนกบอณหภมผวพน เชนถาหากอณหภมมคาต ากวาบรรยากาศมาตรฐาน ความแนนของอากาศจะมคาสงกวาคาเฉลยและ altimeter จะอานคาความสงเกนความเปนจรง

ถาอณหภมอากาศทตรวจไดเทยบกบความสงทชบนคอมพวเตอรเดนเรอ กจะหาคาทถกตองดวย

รายละเอยดเพมเตมในการใช altimeter ความกดอากาศจะศกษาในอตนยมวทยาการบน

๕.๑๓ กำรเปลยนแปลงครงวนของควำมกดอำกำศ บรรยากาศ ณ ต าบลทใดกตามจะเปลยนแปลงตอกนไป การเปลยนอปลงเหลานอาจเปนไปตามปกตหรอผดปกต

กำรเปลยนแปลงทผดปกต บางครงกเนองมาจากการเคลอนผานของระบบความอากาศ การกอตวหรอสลายตวของระบบความกดอากาศอาจท าใหเกดการเปลยนแปลงขนได การเปลยนแปลงทเปนไปตามปกต มชวงระยะเวลาตางๆการเปลยนขนลงตามปกตทส าคญทมชวงประมาณ ๑๒ ชวโมง (หรอครงวน ) ฉะนนจงเรยกวา semi–diurnal variation of pressure รงสจากดวงอาทตยน าไปสการเปลยนแปลงความรอนและเยนของบรรยากาศของโลก โดยท าใหเกดการขยายตวและหดตวตามจงหวะของบรรยากาศในขณะทโลกหมน เปนผลใหมการเปลยนขนลงของความกดอากาศเกดขน บรรยากาศมชวงเวลาการเปลยนแปลงขนลงประมาณ ๑๒ ชวโมง โดยเกดขนเพราะการเปลยนแปลงอณหภม และชวงกวางของการเปลยนขนลงเพมขนเนองจากจงหวะเปนผลใหคลนคเดนทางรอบโลกตามดวงอาทตย ความกดอากาศสงสดจะเกดขนในราว ๑0.00 และ ๒๒.00 น. ของเวลาเฉลยทองถน และความกดอากาศต าสดจะเกดประมาณ 04.00 และ ๑๖.00 น. การเปลยนแปลงครงวนของความกดอากาศคอนขางซบซอน การเปลยนแปลงไมไดสวนสดกน และเปลยนไดมากตามต าบลท การเปลยนแปลงทกลาวนมอทธพลนอยตอปจจยทางอตนยมวทยา แตกจ าเปนตองทราบเกยวกบการเปลยนแปลงความกดอากาศนไวดวย ในแถบโซนรอน การเปลยนแปลงครงวนของความกดอากาศจะเกดขนไดมากกวาในแถบละตจดสง รป ๕.๓ แสดงการเปลยนแปลงความกดอากาศส าหรบวน ตวอยางท นคร Darwin ประเทศ Australia

- 32 -

รป 5.3 การเปลยนแปลงของความกดอากาศท Darwin, Australia

ในแถบละตจดกลางและสง การเปลยนแปลงครงวนของความกดอากาศบางครงยากตอการตรวจพบ เนองจากการเคลอนผานของระบบความกดอากาศมบอยครง อยางไรกตาม การเปลยนแปลงโดยปกตสามารถค านวณหาไดจากการเฉลยคาความกดอากาศแตละชวโมงในระยะเวลานาน เพอใหเกดการเปลยนแปลงความกดอากาศทเนองมาจากพายถกก าจดไป

๕.๑๔ Pressure Gradient (ควำมชนของควำมกดอำกำศ) เมอคาความกดอากาศทอานพรอมกนจากสถานตางๆ เปนจ านวนมากไดถกหกแกไปหาระดบทะเลเฉลยแลว กเอามาเขยนลงในแผนทอากาศระดบทะเลเฉลย แลวนกอตนยมวทยากจะลาก isobar (เสนความกดอากาศเทา) ลงในแผนทเหลาน isobar เปนเสนทตอต าบลทซงมความกดอากาศเทาdyo Isobar บางเสนลอมรอบพนททมความกดอากาศสง และบางเสนกลอมรอบบรเวณทมความกดอากาศต า ซงแสดงในรป ๕.๔ ตามตวอยางความแตกตางระหวาง isobar ทอยใกลเคยงมคาเทากบ ๒ มลลบาร

รป 5.4 แผนทความกดอากาศทระดบทะเลเฉลยปานกลาง

ในบางเขต isbar อยชดกนมาก แสดงวาคาความกดอากาศแตกตางกนมาก อาจเปรยบเทยบไดกบการเคลอนลงจากทสงชนมาหาระดบต า

- 33 -

Pressure gradient คอการเปลยนของความกดอากาศตามระยะทางในทางระดบวดในทศทางจากความอากาศสงมายงความกดอากาศต า ณ จดใดๆ กตาม ความชนของความกดอากาศจะท ามมฉากกบ isobar ซงแสดงในรป ๕.๕

Pressure gradient มลกษณะท “ชน” หรอ “แรง” ถาไอโซบารอยชดกนและโดยกลบกนจะมลกษณะท “ราบ” หรอ “ ออน” เมอไอโซบารอยหางกน

ในบทตอไป เราจะไดเหนวาแรงกระท าตอแกสของบรรยากาศ ซงเปนผลของ pressure gradient เปนปจจยส าคญในการก าหนดก าลงของลม ลมฟาอากาศไมวา ณ ต าบลทใดๆ จะไดรบความกระทบกระเทอนโดยตรงจากความแตกตางระหวางความกดอากาศของสถานน นกบของสถานใกลเคยง

รป 5.5 ความชนของความกดอากาศ

อยางไรกตาม กอนทเราจะพจารณาถงความสมพนธเหลาน จ าเปนทจะตองศกษาถงความจของความชนของอากาศกอน ฉะนนในบทตอไปเราจะพจารณาความชนของบรรยากาศในขนรายละเอยด

ปญหำ

๑. Standard atmosphere คออะไร? ท าไมความกดอากาศจงตรวจวดภายใตพฤตภาพมาตรฐาน ?

๒. ในบาโรมเตอรปรอท การเปลยนแปลงในความยาวของปรอทน าไปสการเปลยนแปลงในระดบของปรอทในกระปก มความยงยากอยางไรในกรณของบาโรมเตอรแบบ Fortin และแบบ Kew ?

๓. ถาแกสามอยางทตองการกระท าในการอานบาโรมเตอรปรอทเพอทจะหาคาความกดอากาศทสถานคออะไร ? จงกลาวถงความมงหมายของการแกแตละอยาง

๔. จงบรรยายการสรางและการกระท างานของบาโรมเตอรแอนเนอรอยดและกลาวถงสาเหตบางอยางของความผด

๕. การหกแกความกดอากาศทสถานไปหาระดบทะเลเฉลยหมายความวาอยางไร? จงกลาวโดยยอถงปญหาเกยวกบการค านวณเหลาน

- 34 -

๖. เขยนบนทกยอดงตอไปน ( ๑ ) ICAO standard atmosphere

( ๒ ) semi – diurnal variation of pressure ( ๓ ) Atmosphere adjustments

( ๔ ) Pressure gradient

- 35 -

บทท ๖

อำกำศชน

แมวาจะมน าปรากฏในบางระดบทวไปในบรรยากาศ ซงมกจะเกดขนในสถานะทมองไมเหนในรปของไอน า อยางไรกตาม บางครงบางคราวมนเกาะกนรวมตวเปนเมฆ ซงแสดงถงลมฟาอากาศทจะเกดขน

น าเขาไปในบรรยากาศโดยกรรมวธของการระเหยและการกลายเปนไอจะกลบมายงโลกโดยเปนน าฟา ซงท าใหวฏจกรของน าครบสมบรณ ถาเราเขาใจกรรมวธเหลาน และจะท านายสถานะลวงหนาของบรรยากาศ เราตองพจารณาการเปลยนแปลงทเกดขนในความชน หรอความจความชนในบรรยากาศ เราตองหาวธการทใชวดความชนของอากาศ

๖.๑ ควำมชน นอกจากสวนประกอบอากาศแหงตามรายการตาราง ๑.๑ แลว บรรยากาศยงประกอบดวยปรมาณทเปลยนแปลงไดของน า อากาศทประกอบดวยอากาศแหงและไอน ารวมกน เรยกวา moist air (อากาศชน) กอนทเราจะศกษาถงคณสมบตของอากาศชน เราจะพจารณากรรมวธบางอยางซงน าจะเปลยนจากสถานะหนงเปนอกสถานะหนง

๖.๒ สำมสถำนะของน ำ วตถในโลกอาจเกดขนเปน ๓ สถานะ แตกตางกน คอ ของแขง ของเหลว และแกส สถานะทงสามของน ามดงน ( ก ) สถานะของแขง ไดแก น าแขง ( ข ) สถานะของเหลว ไดแก น า ( ค ) สถานะแกส ไดแก ไอน า น าอาจเปลยนสถานะหนงไปยงอกสถานะหนงไดทงทางตรงและทางออม กรรมวธซงน าเปลยนจากสถานะหนงไปยงสถานะหนงมดงตอไปน

สถำนะแรก สถำนะสดทำย กรรมวธ น าแขง น า Melting (การละลาย) น าแขง ไอน า Sublimation (การระเหด) น า ไอน า Evaporation (การระเหย) ไอน า น าแขง Condensation (การกลนตว) ไอน า น าแขง Deposition (การระเหดกลบ) น า น าแขง Freezing (การแขงตว)

- 36 -

๖.๓ ควำมกดไอน ำของอำกำศชน บรรยากาศคอสวนผสมของแกส แกสแตละชนดจะมความกดอากาศของมนเองเรยกวา partial pressure (ความกดยอย) partial pressure จะกระท าโดยแกสแตละชนดเปนสดสวนกบจ านวนของอณของแกสนนทปรากฎในปรมาตรทก าหนดของแกสผสม ความกดบรรยากาศ ณ จดใดๆ เทากบผลบวกของ partial pressure ของมนเรยกวา water vapour pressure (e) (ความกดไอน า) ความกดบรรยากาศ (p) กจะเพมขน เพราะวามนมคาเทากบผลบวกของความกดทกระท าโดยไอน าและอากาศแหงรวมกน ๖.๔ กำรเปลยนแปลงในควำมจไอน ำของบรรยำกำศ ปรมาณของไอน าทปรากฏในบรรยากาศจะเปลยนตามต าบลทและเวลาคาสงสดของความกดไอน า (ประมาณ ๓0 มลลบาร ) เกดขนในแถบโซนรอนใกลผวหนาทะเล คาต าสดทผวพนโลกเกดขนในทดอนของทวปแอนตารคตค ในระหวางเดอนแหงฤดหนาวเมออากาศหนาวจด โดยเฉลยความกดอากาศไอน าลดลงตามสง อยางไรกตาม การเพมขนตามสงบางครงกเกดขนไดในบางสวนของบรรยากาศ

๖.๕ Saturation Vapour Pressure of Moist Air(ควำมกดไอน ำอมตวของอำกำศชน) สมมตวาเราพจารณาผวเรยบของน า ณ อณหภมทก าหนดใหใดๆ บางอณทเคลอนทเรวของของเหลว มกจะหนจากผวหนาน าเขาไปในอากาศเบองบนโดยกรรมวธของการระเหย บางอณกลบลงไปในน าในขณะทอณอนเคลอนทในฐานะแกสในทวางเปลาเหนอน า ในทสดจ านวนของอณทกลบลงไปในน าในแตละวนาทจะเทากบจ านวนทหายไป ทวางเปลาเหนอน าขณะนนกจะถอไดวา อมตว ณ อณหภมทเปนอยในทวางนน partial Vapour pressure ทกระท าโดยไอน าเมอทวางเปลาอมตว เรยกวา Saturation Vapour Pressure ณ อณหภมทเปนอยนน ความกดไอน าอมตวเปลยนตามอณหภม ถาอากาศอนขนกตองการอณของไอน ามากขนทจะท าใหทวางเหนอของเหลวอมตว ดงนน partial pressure ทกระท าโดยไอน าจงมากขน เพราะฉะนน ควำมกดไอน ำอมตวจงเพมขนตำมอณหภม อากาศโซนรอนทอนมความจส าหรบไอน ามากกวาอากาศขวโลกทเยน ฉะนนความกดไอน าอมตวทคาสงจงเกดขนในบรเวณของมหาสมทร ทะเลสาบ และแมน า ในแถบโซนรอน ตาราง ๖.๑ แสดงบางชนดของความกดไอน าอมตวเหนอผวหนาทเรยบ ณ อณหภมตางๆ

- 37 -

ตาราง ๖.๑ ความกดไอน าอมตวเหนอผวหนาน าทเรยบ

อณหภม (◦ซ) ความกดไอน าอมตว (มม.)

0 ๑0 ๒0 ๓0 ๔0

๖.๑๑ ๑๒.๒๗ ๒๓.๓๗ ๔๒.๔๓ ๗๓.๗๗

๖.๖ Condensation Process (กรรมวธกลนตว) ถาไอน าเขาไปอยมากขนในทวางเปลาซงอมตวแลว ณ อณหภมทก าหนดให กำรกลนตว ของไอน ากจะเกดขน

ปจจยอนทกระทบกระเทอนการกลนตวในบรรยากาศ การกลนตวเกดขนบนอนภาคเลกๆ ในบรรยากาศ ซงเราเรยกวา condensation nuclei ซงรวมฝน, ควน, เกลอทะเล, ไอออน และอนๆ การกลนตวบน condensation nuclei เกดขนทความกดไอน าต ากวาความกดไอน าอมตวส าหรบผวหนาน าเรยบ ณ อณหภมเดยวกน condensation nuclei บางอน เชน บนเกลอทะเลเรยกวา hygroscopic nuclei (hygroscopic – เกยวกบความสามารถอยางเดนชดทจะเรงการกลนตวของไอน า) การกลนตวบน hygroscopic nuclei จะเรมทความชนต ากวา ๑00% มาก (ประมาณ ๗๕% ส าหรบ sodium chloride) สวน non-hygroscopic nuclei เพยงแตเปดโอกาสใหแกผวพนทเปยกกวางใหญเพยงพอมความชนสมพนธใกลเคยง ๑00% โดยปกตการกลนตวทเกดขนในบรรยากาศเปนผลของการเยนลงของอากาศชน คออากาศซงบรรจดวยไอน า ในขณะทอณหภมลดลงกตองการไอน านอยลงทจะท าใหอากาศอมตว ในทสดอณหภมกจะถงจดซงความกดไอน าทแทจรงเทากบความกดอากาศน าอมตว การเยนลงตอไปจะเปนผลใหเกดการกลนตว

๖.๗ Isobaric Processes ความสมพนธระหวางความกด อณหภม และปรมาตรของแกสหาไดโดยการทดลองทางฟสกสเสยกอน ในการทดลองบางคราวความกดของแกสมคาคงท กรรมวธทางฟสกสซงความกดของแกสคงทเรยกวา isobaric processes ซงเกดขนใน moist air ไดในกรรมวธเหลานกลมของอากาศชนเยนลงหรออนขนโดยความกดอากาศทไมเปดโอกาสใหไอน าเขาไปหรอออกมาจากกลมของอากาศ นอกจากนนยงสมมตวาไอน าอยในสภาพแกสโดยตลอด ถาอากาศเยนลงโดยความกดมคาคงท อณหภมกจะถงจดอมตว ซงเรยกวา dew point temperature หรอเรยกงายๆวา dew point

- 38 -

อณหภมจดน าคางอาจใหค าจ ากดความไดวาเปนอณหภมซงกลมของอากาศชนเยนลงดวยความกดคงทจนอมตว ถาอณหภมของอากาศเยนลงต ากวาจดน าคาง จะเกดการกลนตวขน

๖.๘ Adiabatic Processes อยางไรกตามการเยนลงเพอการกลนตวเกดขนบอยครงดโยเปนผลของ กำรเปลยนแปลงควำมกดอำกำศ ของอากาศชน จงไมม isobaric Processes อกตอไป กรรมวธซงความกดอากาศ อณหภม และปรมาตรของแกสอาจเปลยนแปลงไดทกอยางแตไมมความรอนเพมขนหรอเคลอนออกจากแกส เรยกวาเปน adiabatic processes บาง adiabatic processes เกดขนเมอกลมของอากาศชนเคลอนตวในทางดงเขาสเขตทมความกดต ากวาหรอสงกวา โดยเฉพาะ adiabatic cooling อาจเกดเมออากาศชนลอยขน ซงในทสดอากาศกจะอมตว และการเยนลงตอไปจะน าสการกลนตวของไอน าและการกอตวของเมฆ

๖.๙ Freezing Process น าบรสทธถาไมถกรบกวน อาจเยนลงถงอณหภมทอยต ากวาจดแขงตวของมน (0◦ซ) และ

ยงคงสภาพเปนของเหลวทเราเรยกวา supercooled การเรมตนของ ice crystal หรอ freezing nucleus จะเปนเหตใหเกดการแขงตวขนใน supercooled water และการแขงตวจะเกดขนดวยถาหาก supercooled droplets ถกรบกวน (droplet คออนภาคทรงกลมเลกๆ ของของเหลวใดๆ ในทางอตนยมวทยาโดยเฉพาะไดแก water droplets ไมมขนาดจ ากดทจะแบงแยก droplets ออกจาก drops of water แตบางครงกเปนความสะดวกทจะแยกชวงขนาดของสองอยางเชน droplets ออกจาก drops ดวยการก าหนดวาเสนผาศนยกลางสงสด 0.๒ มลลเมตร เปนขนาดจ ากดของ droplets ) การทดลองในหองทดลองแสดงวาอณหภมต าสดซง supercooled droplets จะอยไดประมาณ –๔0 ◦ซ หากต ากวาอณหภมนน าจะแขงตวแมแต nuclei เองกตาม

๖.๑0 Deposition Process กรรมวธไอน าเปลยนเปนน าแขงโดยตรงไมผานสถานะของเหลว เรยกวา deposition บางครงเรยกวา sumblimation แตค าหลงนใชส าหรบการเปลยนกลบกน คอ จากของแขงเปนไออยแลว Deposition มไดเกดขนเปนปกตธรรมดา เชน condensation โดย deposition เกดขนบน nuclei ซงมจ านวนนอยกวา condensation nuclei เรยกวา sublimation nuclei ไดพบวาความกดไอน าอมตวเหนอน าแขงมคานอยกวาเหนอ supercooled water ณ อณหภมเดยวกน ไดแสดงไวในตาราง ๖.๒ ส าหรบผวพนเรยบ

- 39 -

ตาราง ๖.๒ ความกดไอน าอมตวเหนอผวพนผวเรยบของน าและน าแขง

ความกดไอน าอมตว ( มบ.) ณ อณหภม (◦ซ) ของ -40 -30 -20 -10 0

น าแขง 0.๑๒๘ 0.๓๘0 ๑.0๓๒ ๒.๕๙๗ ๖.๑0๖ น า 0.๑๘๙ 0.๕0๙ ๑.๒๕๔ ๒.๘๖๒ ๖.๑0๗

Frost point temperature เปนอณหภมซงกลมของอากาศชนเยนลงโดยความกดคงทจนอมตวเปนผวพนน าแขงเรยบ ถาหากอากาศชนเยนลงต ากวา frost point ไอน าจะเปลยนสถานะเปนน าแขง รวมทงผวพนน าแขงอนๆ (คอ sublimation nuclei) ถาสกเกตจากตาราง ๖.๒ ซงเปนไปไดทจะเกดขน ในขณะทอากาศยงไมอมตวจนเปนน า ณ อณหภมนน อยางไรกตาม อนภาคเมฆน าแขงไมคอยจะปรากฏในบรรยากาศจนกวาการอมตวเปนน าจะเกดขน สมมตวา condensation เกดกอนในแบบของ condensation nuclei ถาเปนแบบซงสามารถจะเปน freezing nuclei ได น าซงไดรบการกลนตวกอาจแขงได แตยงมขอสงสยบางอยางทวา nuclei เหลานเปนเหตใหแขงไดอยางไร คณสมบตส าคญของ nucleus ดเหมอนจะเปนวาโครงสรางของฝาทเกดจากน าคลายคลงกบผลกน าแขง อกอยางหนง บางครงผนกน าแขงอาจพรอมทจะปรากฏ บางทตกลงมาจากเมฆน าแขงในระดบทสงกวาถาความกดอมตวเกนคาอมตวทจะเปนน าแขงการ deposition โดยตรงกจะเกดบนผลกน าแขง

๖.๑๑ Latent heat (ควำมรอนแฝง) ความรอนจะตองเพมเขาหรอหกออกจากวตถในการทจะเปลยนสถานะของมนขณะทการเปลยนสถานะเกดขน ความรอนทเพมขนเขาจะไมท าใหเปลยนอณหภม เชน ณ ความกดของบรรยากาศมาตรฐาน น าจะเรมเดอดท ๑00 ◦ซ ขณะทมนเปลยนจากของเหลวเปนแกส อณหภมจะ

ไมสงขน แมความรอนจะเพมขนไปกตามความรอนเขาไปในแยกอณ และรกนวาเปน Iatent heat of vapourization ( ความรอนแฝงของการระเหย )

๖.๑๒ Moisture Indicators (เครองบอกควำมชน) เราใชค าวา humidity กลาวถงการวดปรมาณไอน าทบรรจอยในสวนหนงของบรรยากาศ เชน บางครงมนแสดงออกมาโดยตรงเปนมวลของไอน าในหนวยปรมาตรของอากาศอกอยางหนงมนอาจแสดงออกทางออมโดยการสนบสนนซงไอน ามสวนในความกดทงหมดของแกสในบรรยากาศ เครองบอกความชนทส าคญอกอนหนง คอ relative humidity

- 40 -

๖.๑๓ Relative humidity Relative humidity เปนเครองบอกความชนทเหมาะสม เปนอตราสวนของมวลของไอน าแทจรงทปรากฏในหนวยปรมาตรของอากาศของอากาศตอมวลทตองการเพออมตว ณ อณหภมเดยวกน relative humidity มกจะแสดงเปนเปอรเซนต ในไอน าทยงไมอมตว มวลของน าแสดงตอหนวยปรมาตรเปนสดสวนโดยประมาณตอความกดไอน า ฉะนน relative humidity โดยประมาณอาจหาไดจากความเกยวของดงน

Relative humidity (%)

๑๐๐

วตถอนทรยหลายอยางแสดงการเปลยนแปลงใน relative humidity ของอากาศ ผมมนษยกเปนวตถเชนนน จงไดมการออกแบบเครองมอใหใชประโยชนจากเสนผมมนษยในการวด relative humidity จงสงเกตวา relative humidity อาจเปลยนแปลงได แมวาความจไอน าจะมคาคงท โดยจะเกดขนในเมออณหภมของอากาศเปลยนแปลง

ภายใตสภาพการเหลาน relative humidity มกจะมคาสงสดประมาณเวลารงอรณในขณะทอณหภมมคาต าสด แตในบางสภาพอากาศอาจอมตวและถาการกลนตวเกดขนกจะเกดเปน mist หรอ fog

ในขณะทอณหภมสงขนในเวลากลางวน relative humidity จะมคาลดลง และ mist หรอ fog กจะสลายไป

๖.๑๔ วธกำรวดควำมชน เครองมอทใชวดความชนหรอความจไอน า hygrometers เราจะพจารณาถงวธตางๆในการหาความชนของอากาศ ณ ต าบลทก าหนดให ขนาดของอนทรยวตถหลายอยางจะเปลยนแปลงได เมอ relative humidity เปลยนแปลง จากผลอนนน าไปใชประโยชนใน hygrometers บางอยาง เชน การเปลยนแปลงในความยาวของเสนผมมนษยจะเกดขนในขณะท relative humidity มคาเปลยนแปลง การเปลยนแปลงเหลานอาจท าใหขยายโดยระบบคานเพอไปบงคบเขมช ซงเปนหลกการของ hair hygrometer บนทกตอเนองของ relative humidity อาจท าไดโดยแทนทเขมชดวยปากกาซงขดไปบนกราฟทตดแนบอยกบกระบอกกลมทหมนโดยลานนาฬกา เครองมอนเรยกวา hair hygrometer วธงายๆแตมความถกตองในการวดความชนกคอใช psychrometer ซงประกอบดวย thermometer สองอนตดกนไวเคยงขางกน อนหนงวด air thermometer อกอนหนงวด wet-bulb thermometer บางครงกเรยก psychrometer วา wet and dry bulb hygrometer เธอรโมมเตอร ตมแหงธรรมดาทใชวดอณหภมอากาศ แตทตมหมดวยผามสลนบางๆชนเดยว (ผาฝาย)ซงรกษาความชนโดยไสตะเกยง (ฝายหนาสองสามเกลยวฟนกน) จมลงไปในภาชนะเลกทมน าไหลรน

- 41 -

เธอรโมมเตอรตมเปยกและตมแหงจะตองระบายอากาศและปองกนรงสจากดวงอาทตย psychrometer อาจจะแบงยอยเปน stationary screen types (ชนดมเครองก าบงอยกบท) และ portable types (ชนดตดตวไปได) ชนดหลงรวมทง Assman psychrometer และ psychrometerห ทเหวยงได อณหภมตมแหงและตมเปยกทอานไดแตละครงสามารถใชตารางหาความชนสมพนธหรออณหภมจดน าคางได ๖.๑๕ หลกกำรของเธอรโมมเตอรตมเปยก ถาอากาศทผานเธอรโมมเตอรตมเปยกยงไมอมตว การระเหยของน าจากผามสลนกจะเกดขนตลอดไป ขณะทอณของน าเคลอนทดวยความรวดเรวหนสอากาศกจะน าพลงงานความรอนตดไปดวย อณหภมของน าซงเหลออยบนผามสลนจงลดลง ความรอนแฝงของการระเหยถกน าออกไปโดยอณซงกลบกลายเปนไอน า ถามการระเหยเกดขนอณหภมตมเปยกจะต ากวาตมแหง ความแตกตางระหวางอณหภมของเธอรโมมเตอรตมแหงและตมเปยกขนอยกบอตราของการระเหยทเรารกนวาเปน wet-bule deperession (การลดลงของตมเปยก) ซงขนอยกบทงความชนสมพนธของอากาศทอยแวดลอมและการระบายอากาศรอบๆ ผามสลน ผลของกำรเคลอนไหวตวของในกำรระเหย วธการระบายอากาศของไซโครมเตอรนบวาส าคญ

๖.๑๖ ชนดของไซโครมเตอร ไซโครมเตอรแบบเรยบๆซงปราศจากการระบายอากาศ เธอรโมมเตอรตมแหงและตมเปยกใวในทางดงในเรอนเธอรโมมเตอร ตารางทใชหาความชนมกจะค านวณโดยสมมตวาความเรวลมเฉลยทผานตมเธอรโมมเตอรประมาณ ๑.0 ถง ๑.๕ เมตร/วนาท ในทางปฏบตความเรวอากาศทเคลอนผานมกจะแตกตางจากชวงทก าหนดในคาสมมต ความผดมากขนในเมออากาศรอนและแหงหรอเมอลมออนมาก ไซโครมเตอรแอสมนไมตองการเรอนเธอรโมมเตอร ไดรบการปองกนจากรงสโดยฝาครอบโลหะทงดงาม กระแสอากาศเคลอนตวผานตมเธอรโมมเตอรโดยพดลม พดลมอาจใชระบายอากาศในไซโมเตอรชนดฝาครอบดดอากาศ อากาศจะตองเคลอนตวผานตมดวยอตราไมนอยกวา ๒.๕ เมตร/วนาท และไมเกนกวา 0 เมตร/วนาท ถาหากเธอรโมมเตอรเปนชนดทใชกนตามปกตสถานอตนยมวทยา ในไซโครมเตอรแบบเหวยง เธอรโมมเตอรสองอนตดอยเคยงขางกนในกรอบโลหะมดานมมซงสามารถเหวยงไดเพอใหไดรบการระบายทตองการ ตมมกจะไดรบการปองกนจากรงสไมเพยงพอ ไซโครมเตอรแบบนจะตองใชในททปองกนรงสดวงอาทตยไดโดยตรง ๖.๑๗ ตำรำงไซโครมเตอร

- 42 -

ในการทจะหาอณหภมจดน าคางหรอความชนสมพนธ จ าเปนตองใชตารางไซโครมเตอรโดยเฉพาะซงเหมาะเจาะความเรวระบายบรรยากาศ ตารางไซโครมเตอรสวนมากค านวณบนพนฐานของความเรวระบายอากาศจาก ๑ ถง ๑0 เมตร/วนาท

๖.๑8 ควำมแนนของอำกำศชน ความแนนของอากาศแหงเปลยนความความกดและอณหภมใกลผวโลกทความกดของบรรยากาศมาตรฐาน ( P-๑,0๑๓.๒๕ มบ.) และอณหภมท ๑๕ ◦ซ ๒๘๘.๒๕ ◦ค ความแนนของ

อากาศแหงมคาเทากบ ๑.๒๒๕ กโลกรม/เมตร เทาทแสดงในตาราง ๑.๑ อากาศแหงเปนสวนผสมของแกส ฉะนนจงไมมสงใดเปนอณของอากาศแหง อยางไรกตาม สามารถจะหา mean molecular weight of dry air (น าหนกอณเฉลยของอากาศแหง) ได บางครงเรยกวา “appareht molecular weight of dry air” น าหนกอณปรากฏของอากาศแหง) ใน homosphere ซงแกสผสมคลกเคลากนดมคาประมาณ ๒๘.๙๖ ไอน ามน าหนกอณโดยประมาณเทากบ ๑๘ ประมาณ ๕/๘ ของน าหนกอณเฉลยของอากาศแหงในแถบทขนไปถง mesopause ซงแกสสวนมากคลกเคลากนดและเกดขนในสดสวนเดยวกน ฉะนนอณของน าจงมมวลนอยกวาอณของอากาศแหง สมมตเราอากาศแหงในปรมาตรทก าหนดมา และแทนบางอณโดยจ านวนทเทากนของอณของไอน า มวลจะลดลง และเนองจากความแนนคอมวลตอหนอยปรมาตร มนจะลดลงดวย ฉะนนความแนนของอากาศแหงทความกดอากาศและอณหภมเดยวกน เราไดเหนวาการเคลอนไหวของอากาศเปนปจจยทส าคญทจะตองพจารณาเมอวดความชนของบรรยากาศ มอทธพลโดยตรงในชวตประจ าวนของเรา โดยเฉพาะการเคลอนไหวของอากาศใกลผวโลก ในบทตอไปเราจะกลาวถงเรองลมผวพนและวธการวด

ปญหำ

1. อากาศชนคออะไร ? จงพจารณาความหมายของความกดอากาศไอน าอมตว ณ อณหภมทก าหนดความกดไอน าอมตวเปลยนตามอณหภมไดอยางไร?

2. จงเขยนบนทกยอดงตอไปน (๑) condensation nuclei (๒) Isibari process

3. Adibatic process คออะไร? ท าไมจงเปนปจจยส าคญในการกอตวของเมฆ 4. จงใหนยาม

(๑) Dew point tempeerture (๒) Frost point tempeerture

5. Relative humidity หมายถงอะไร? จงบรรยายหลกการของการท างานของไฮโกรกราฟเสนผม

- 43 -

6. เขยนบนทกยอดงตอไปน (๑) Psychrometer (๒) Wet-bulb deperession (๓) Psyhrometric tables

7. ท าไมความแนนของอากาศชนจงนอยกวาของอากาศแหง ณ ความกดและอณหภมเดยวกน

- 44 -

บทท ๗

ลมผวพน

บางสวนของรงสดวงอาทตยทมาถงโลกจะเปลยนรปเปนพลงงานจลนของแกสของบรรยากาศเปนผลใหอณของมนอยในการเคลอนไหวสม าเสมอ ลม คอ อากาศทเคลอนไหวตามธรรมชาต ในทางอตนยมวทยา ค านมกจะใชกบกระแสอากาศทคอนขางกวาง อาจจะอยใกลพนโลกหรออยในบรรยากาศอสระ ในบทนเราจะกลาวถงกระแสอากาศทางระบบเหนอพนโลก กระแสอากาศไมคอยเรยบมกจะเกดเปน turbulence พรอมดวย eddies ในรปรางและขนาดตางๆ ทกอตวขนภายในอากาศและรบกวนการเคลอนตวของมนผลของ turbulence ใกลโลกท าใหเกดการเปลยนแปลงทรวดเรวและผดปกตตอทงความเรวและทศทางของลม การแกวงไกวเหลานเกดขนเปนอสระในเวลาสนๆ และประกอบกนขนเปนลมกระโชก

ในบทนเราจะศกษาวาจะวดลมผวพนไดอยางไร และจะพจารณาคณสมบตทส าคญบางอยางของมน

๗.๑ หลกกำรทวไปของกำรวดลมผวพน Wind velocity เปนปรมาณทางเวคเตอร คอมทง magnitude และ direction magnitude ของ wind velocity เรยกวา Wind speed สวน Wind direction ถอวาเปนทศทลมพดมา ความเรวลมผวพนมกจะแกวงไกวรวดเรวท าใหเกด gustiness speed direction และ gustiness ของลมผวพนหาไดจากเครองมอ แตถาขดของกสามารถกะประมาณเอาได นอกจากนนยงตองประมาณทศทางลมเมอความความเรวลมนอยกวาสองนอตจนเครองมอมความรสกนอยเกนไปทจะเปลยนทศไดในความเรวต า ถาไมมการเคลอนทเดนชดของอากาศเราเรยกสภาพนนวา calm (ลมสงบ)

๗.๒ กำรตดตงเครองมอวดลมผวพน บางครงเปนการยากทจะไดรบคาทแทจรงของความเรวและทศทางลมผวพนการเคลอนไหวของอากาศถกขดขวางโดยปจจยตางๆ เชน ความขรขระของพนดน ชนดของผวพน แหลงความรอน การตงอยของอาคาร และอนๆ นอกจากนน ความเรวลมโดยปกตจะเพมขนตามความสงเหนอโลก ฉะนนจงจ าเปนตองระบมาตรฐานเพอท าการวดลมผวพน เพอใหลมทตรวจไดจากต าบลทตางๆสามารถน ามาเปรยบเทยบกนได กำรตดตงมำตรฐำน ของเครองมอวดลมผวพนในทโลงแจงใหอยในระดบ ๑0 เมตรเหนอพนดน Open terrain (ทโลงแจง) ถอวาเปนบรเวณทมระยะหางจากเครองมอถงสงกดขวางใดๆไมนอยกวาสบเทาของความสงของสงกดขวางนนๆ

- 45 -

การยอมรบการตดตงมาตรฐานนบเปนความส าคญโดยเฉพาะอยางยงทสนามบน ถาการตดตงตามมาตรฐานไมอาจกระท าได จะตองตดตงเครองมอวดลมผวพน ณ ความสงทมคาของมนไมถกกระทบกระเทอนโดยสงกดขวาง ณ ต าบลทนนจะตองใชแทนคาทความสง ๑0 เมตร ควรจะเปน ถาหากไมมสงกดขวางในบรเวณขางเคยงนน

๗.๓ ทศลมผวพน – หนวยของกำรวด ทศลมถอวาเปนทศทางจากทซงลมพดมา แสดงคาเปนองศาโดยวดตามเขมนาฬกาจากทศเหนอทางภมศาสตร หรอทศทางตางๆ การเขารหสรายงานทศลมจะตองใชเสกล 00 – ๓๖ ตาราง ๗.๑ แสดงเลขรหส และจ านวนตรงกนทเปนองศากบทศ ๓๒

ตาราง ๗.๑ Wind Direction – Compass Point Equivalents

Compass Direction

Exact Equivalent In Degrees

Code Figure

Compass Direction

Exact Equivalent In Degrees

Code Figure

Calm - 00 N by E 11.25 01 S by W 191.25 19 NNE 22.5 02 SSW 202.5 20 NE by N 33.75 03 SW by S 213.75 21 NE 45 05 SW 225 23 NE by E 56.25 06 SW by W 236.25 24 ENE 67.5 07 WSW 247.5 25 E by N 78.75 08 W by S 258.75 26 E 90 09 W 270 27 E by N 101.25 10 W by N 281.25 28 ESE 112.5 11 WNW 292.5 29 SE by E 123.75 12 NW by W 303.75 30 SE 135 14 NW 315 32 SE by S 146.25 15 NW by N 326.25 33 SSE 157.5 16 NNW 337.5 34 S by E 168.75 17 N by W 348.75 35 S 180 18 N 360 36 Variable - 99

- 46 -

๗.๔ กำรวดทศลมผวพน ทศลมผวพนโดยปกตแสดงดวย wind vane (ศรลม) ในการทจะท าหนาทโดยสมบรณ ลกศรจะตองอยในระดบสงพอทจะสามารถลดความฝดใหเหลอนอยทสดและจะตองสมดลยกบแกนของมนดวย ตองระมดระวงเปนพเศษทจะแนใจวาแกนของศรลมตงดงโดยแทจรง และตองหนโดยถกตองใหตรงกบทศเหนอจรง

ในการรายงานลกษณะอากาศ synoptic ใชทศเฉลยในชวงระยะเวลา ๑o นาทกอนการตรวจ Wind direction recorder เหมาะสมส าหรบน ามาใชตามความมงหมายน

เพอประโยชนทางการบน ตองการการบนทกซงตอสายจากเครองตรวจทอยหางไกล เครองมอจะตองสามารถหนไปตามการแกวงไกวไดอยางรวดเรวในทกทศทางมกจะใชวธการถายทอดดวยกระแสไฟฟา บางครงจ าเปนทจะตองกะประมาณทศทางลม เพราะศรลมสวนมากไมหนไปตามทศทางลม ในเมอความเรวลมนอยกวาสองนอต ในกรณเชนนหรอในเมอขาดเครองมอตรวจกจ าตองกะประมาณทศลมเอาเอง

๗.๕ ควำมเรวลมผวพน – หนวยของกำรวด ความเรวของลมจะใหเปนนอต หนงนอตเทากบความเรวหนงไมลทะเลตอช วโมง หรอประมาณ 0.๑๕ เมตรตอวนาท

ความเรวลมผวพนยากทจะอยคงทในชวงเวลาใดๆ มกจะเปลยนรวดเรวและตอเนองกน การกระโชกของลมกอใหเกดการเปลยนแปลงซงไมเปนไปตามปกตทงในชวงเวลาและชวงกวางของคลน สวนมากจงตองการคาลมเฉลย เชน ความเรวเฉลยของลมผวพนในชวงสบนาท ตองการส าหรบรายงาน synoptic ซงจะตองใหเปนนอตทใกลเคยง Calm จะตองรายงานในเมอความเรวนอยกวาหนงนอต ความเรวลมผวพนสามารถวดไวมากมายหลายวธ ทงายทสดกคอความการตรวจโดยตรงของผลของลมทผวโลกโดยไมตองอาศยเครองมอ โดยใชเสกลลมโบฟอรตซงไดรบการคดคนโดย Admiral sir Francis Beaufort (พลเรอนเซอรฟรานซสโบฟอรต) ในป ๑๙0๕ ส าหรบตรวจลมในทะเล ตอมาไดถกดดแปลงมาใชบนบกดวยในการปรบปรงสเกลตอมาไดเพมความเรวใหมจ านวนตรงกบผลตางๆ เครองแสดงและบนทกความเรวลมในปจจบนไดลดความตองการในการใชสเกลโบฟอรตลงอยางมาก โดยเฉพาะทสถานบก แตกระนนมนกยงใหวธการเปนประโยชนส าหรบกะประมานความเรวลมในเมอเครองอยางอนใชการไมได ตาราง ๗.๒ แสดงความคดเรวลมทมจ านวนเทากบจ านวนโบฟอรตตางๆ

- 47 -

ตาราง ๗.๒ Wind speed equivalents

Beaufort Number

Description

Wind speed equivalent at a standard height of 10 metes above open fiat ground

Specifications for Estimating sepeed Over lave

Knosts Metres per second

Kilometeres Tres per hour

Miles Per hour

0 Calm ( ลมสงบ)

<1 0-0.2 <1 <1 ลมสงบ ควนลอยขนตรงๆ

1 Light air (ลมแผว)

1-3 0.3-1.5 1-5 1-3 ทศลมส ’เกตได จากควนทเฉไปแตศรลมยงไมขยบ

2 Light breeze (ลมเฉอย)

4-6 1.6-3.3 6-11 4-7 ร ส กมลมปะทะหนาใบไมเรมเคลอนศรลมเรมขยบ

3 Gentle breeze (ลมออน)

7-10 3.4-5.4 12-19 8-12 ใบไมและกงไม เลกๆเคลอนไหวไมหยดธงทเบาถกลมพดคลออก

4 Moderate breeze ( ลมพอประมาณ)

11-16 5.5-7.9 20-28 13-18 ฝนและเศษกระดาษฟงขน กงไมเลกโยก

5 Fresh breeze (ลมจด)

17-21 8.0-10.7 29-38 19-24 ตน ไม เล กๆ เร ม โอนเ อ ย ง ไ ป ม า น า ใ นแผนดนเปนระลอก

6 Strong breeze ( ลมแรง)

21-27 10.8-13.8 39-49 25-31 ก ง ไม ใหญ โยกไปมาสาย โทร เลขม เ ส ย งครวญคราง กางรมยาก

7 Near gale (เกอบจะเปนพาย )

28-33 13.9-17.1 50-61 30-38 ตนไมโอนเอน รสกไมสะดวกเวลาเดนตานลม

8 Gale (พาย) 34-40 17.2-20.7 62-74 39-46 กงไมหกระเนนระนาดทวไป

9 Strong gale (พายกลา)

41-47 20.8-24.4 75-88 47-54 เกดความเสยหายตอส ง ก อ ส ร า ง เ ล ก ๆ(กระเบองหลงคาเปด)

- 48 -

10 Storm (พายจด)

48-55 24.5-28.4 89-102 55-63 ตน ไมถอนราก เกดค ว า ม เ ส ย ห า ย ใ นสงกอสรางส าคญๆ

11 Violent storm(พายแรงมาก)

56-63 28.5-32.6 103-117 64-72 เกดความเสยหายเปนบรเวณกวาง

12 Typhoon (ไตฝน)

64 ขนไป

32.7 ขนไป

118 ขนไป

73 ขนไป

ความเสยหายหนก

7.6 กำรวดควำมเรวลมผวพน เครองมอทใชส าหรบวดความเรวลมผวพน เรยกวา anemometers โดยปกตเครองมอทใชส าหรบวดความเรวลม แบงเปนแบบใหญ ๆ ไดสองแบบ คอ

(ก) Rotation anemometers (ข) Pressure tube anemometer เครองมอวดควำมเรวลมแบบหมน ชนดธรรมดาทสด คอ cup anemometer ลกถวยซง

มรปรางพเศษ ตงแตสามลกขนไป จะตดตงไดสดสวนกนเปนมมฉากกบแกนทางดง ความเรวของการหมนขนกบความเรวของลมโดยไมค านงถงทศทางทลมพดมา ลกถวยจะขบเคลอนเครองกลไกกานบ และความเรวของลมจะถกค านวณโดยใชเครองกลไกการนบ ระบบทสะดวกกวากคอท าเคลอนหมนไปขบเคลอนเครองก าเนดไฟฟาเลก ๆ กระแสกจะถกแสดงหรอบนทกโดยมาตร สเกลของมนกจะถกเทยบกบความเรวลม Propellor anemometer เปนแบบหมนเหมอนกน ใบพดจะปะทะลมโดยลกศร และการหมนของใบพดจะสงตอไปยงเครองช แบบหมนอกแบบหนงคอ Windmill anemometer ไปขบเคลอนเครองนบ เพราะฉะนน จงตองการกลไกบอกเวลาเพอหาความเรว เครองวดลมแบบนเลกและมกจะถอไวในมอ สวนมากใชวดความเรวลมต า เชน ทเกดในเครองปรบอากาศ หลกการของเครองวดลมแบบหลอดความกดอากาศ มดงตอไปน ศณลมทยอดของเสาจะท าใหปลายดานเปดของหลอดหนเขาหาลม ลมจะเขาไปในปลายทเปดแลวท าใหความกดอากาศขางในเพมขนซงขนอยกบความเรวของลม สงผาไปยงเครองชโดยหลอดควำมกดอำกำศ หลอดภายนอกทอยใตศร จะถกเจาะรเลก ๆ เปนจ านวนมาก ลมทพดผานรจะลดความกดขางในใหเหลอเพยงจ านวนหนงขนอยกบความเรวลม ผลอนนจะสงผานไปยงเครองชโดยหลอดดด การผสมของผลทงสองเหลานท าใหเกดระบบซงเปนอสระจากผลตางความดกอากาศเลกนอยใด ๆ ระหวางภายในและภายนองอาคารซงเครองบนทกถกเกบไว สองวธการของการชเปนประโยชนส าหรบเครองวดลมแบบหลอดความกดอากาศในแบบลกลอย Dines ความกดอากาศและการดดถกสงผานไปยงหองลกลอย ซงท าไวเพอควบคมระดบของกระบอกสบทลอบในน า ลกลอยนจะควบคมเครองช

- 49 -

วธการอนของเครองชคอ แบบแอนเนอรอยด เหมาะกวาส าหรบเรอซงแบบลกลอยไมมประโยชน เปนไปไดทจะบนทกความเรวลมบนกราฟซงการเคลอนตวถกควบคมโดยเครองกลไกนาฬกา ทงเครองวดลมแบบหมนและแบบหลอดความกดอากาศสามารถดดแปลงมาใชในแบบนได เครองวดลมบนทกดวยตนเองซงท าการบนทกตอเนองการวดความเรวลมเรยกวา anemograph

๗.๗ กำรเปลยนแปลงในลมผวพน นกอตนยมวทยาใชถอยค าเฉพาะในการบรรยายการเปลยนแปลงในทศและความเรวลม เมอทศลมเปลยนแปลงโดยผตรวจซงหนหนาตานลมเคลอนตวตามเขมนาฬกา (คอทางขวาของเคา) เพอจะตานลมตอไป ลมนนเรยกวา to veer เชน ในรป ๗.๑ ลมเปลยนจากทศ AB เปนทศ CD ลกศรทแตมไวแสดง veering ของลม โดยกลบกนถาผตรวจตองเคลอนตวตามเขมนาฬกา ลมนนจะเรยกวา to back การ backing ของลมจะเกดขนถามนเปลยนจากทศ CD เปนทศ AB

รปท ๗.๑ Veering of the wind

เมอพดถงการเปลยนแปลงในความเรวลม กจ าเปนตองจ าแนกระหวางค าวา gust กบ squall gust เปนการเพมขนโดยความเรวในก าลงของลมทสมพนธกบคาเฉลยในชวงระยะเวลาหนง ซงเปนชวงเวลาทสนกวา squall และตามดวยชวงสงบหรอชวงชาของความเรว Squall เปนลมแรงทเกดขนทนททนใดและยดเยอไปประมาณสองสามนาทและแลวกสญสนไปโดยฉบพลน จงมค าจ าจดความโดยเฉพาะวาเปนการเพมททนททนใดของความเรวลมอยางนอย ๑๖ นอตโดยเพมเปน ๒๒ นอตขนไปและกนเวลาอยางนอยหนงนาท

๗.๘ กำรเปลยนประจ ำวนของลมผวพน สถานทใกลเขา ในหบเขา และตดกบทะเลมกจะประสบการเปลยนแปลงอยางเดนชดในทศทางและความเรวลมของลมผวพน ไมในเวลากลางวนกกลางคน ซงเรยกวาการเปลยนแปลงประจ าวนในลมผวพน ระบบลมประจ าถนเหลานบางอยางไดกลาวถงไวแลวในหวขอ ๔.๑0 อยางอนจะไดกลาวถงในบทตอไป ถาลกษณะของผวพนเสมอกนและอยในบรเวณแผนดน การเปลยนแปลงทเดนชดในความเรวลมจะเกดขนบอยๆระหวางวน จะมความเรวสงสดประมาณเวลากลางวนไปจนกระทงบายมากๆ เนองจากการถายเทของก าลงเคลอนไหวจากระดบสงกวาลงมายงผวพนโดยกระแสการพา

- 50 -

ความรอน เมออณหภมลดลงในตอนบายมากๆการพาความรอนกลดลง ความเรวลมจะลดลง และจะถงจดต าสดประมาณตอนเชามด

๗.๙ แรงทกระท ำบนอำกำศทก ำลงเคลอนท ในหวขอ ๕.๑๔ เราไดบนทกวาโดยปกตมความแตกตางระหวางความกดอากาศระดบทะเลเฉลยสองต าบลท pressure gradient คอการเปลยนแปลงในความกดอากาศตามระยะทางระดบทวด ในทศทางจากความกดอากาศสง ไปยงความกดอากาศต า พอคาดหมายวา pressure gradient น าไปสการเคลอนตวของอนภาคของอากาศในทศทางจากความกดอากาศสงไปยงความกดอากาศต า อนทจรง pressure gradient force อยในทศทางนแตยากทจะตรวจไดวาอากาศเคลอนตวตามทางน ท าไมจงเปนเชนน ปจจยหนงทจะน ามาพจารณากคอการหมนของโลก ตอผตรวจทอยบนพนโลก อากาศทเคลอนตวจะปรากฏวาถกท าใหเหไป นเปนผลจาก Coriolis และเกดขนจากความจรงทวาผตรวจยนอยบนพนโลกซงหมนไปดวยอตราเดยวทโลกหมนรอบแกนของมน แรงทปรากฏกระท าตออนภาคของอากาศ เรยกวา Coriolis force คาของมนเปนศนยทเสนศนยสตร แตเพมขนตามละตจดจนถงคาสงสดทขวโลก ขนาดของมนเปนสดสวนกบความเรวของอากาศทสมพนธกบพนโลก ในซกโลกเหนอ Coriolis force ปรากฏวาเหอากาศไปทางขวาเมอมองดตามทศทางการของเคลอนทสวนในซกโลกใตจะเหไปทางซาย อกแรงหนงทกระท าตออนภาคของอากาศคอ friction force แรงนเกดขนเมอใดกตามทการเคลอนไหวสมพนธเกดขนระหวางอากาศกบพนโลก หรอระหวางชนทใกลชดกนองอากาศ มนกระท าในทศทางตรงกนขามกบการเคลอนทสมพนธ Friction force มคามากทสดใกลพนโลก และอากาศทอยต ากวาความสงประมาณ 1 กโลเมตร ถอวาอยใน friction layer เหนอ friction layer มกจะตดทง friction force และแถบนเรยกวา free atmosphere

7.10 Geostrophic wind เรามาพจารณาอนภาคของอากาศทเคลอนททางระดบดวยความเรวคงทในแถบซง friction force ถกตดทงแรงทางระดบทกระท าตอมนคอ pressure gradient force กบ Coriolis force ถาขนาดของสองแรงเหลานเทากนอยางแทจรง pressure gradient force จะปองกน Coriolis force จากเหตทท าใหเหไปทางซายหรอขวา การเคลอนไหวชนดนเรยกวา geostrophic flow รป 7.2 แสดงวาแรงสมดลกนในซกโลกเหนอไดอยางไร

- 51 -

รปท 7.2 Geostrophic Flow in the Northern Hemisphere

สถานะทมลกษณะเชนเดยวกนในซกโลกใตแสดงในรป 7.3

รปท 7.3 Geostrophic Flow in the southern Hemisphere

เพราะวา geostrophic flow อยในแนวระดบโดยแทจรง อากาศจะไหลไปตามวงใหญ เมอการเคลอนไหวถกถายทอดลงบนพนราบของแผนทลมฟาอากาศจะปรากฏเปนเสนตรง

ส าหรบละตจดทก าหนดใหมความเรวลมแนนอน ซง Coriolis force สมดลกบ pressure gradient force ทมอย เรยกวา geostrophic wind speed

Geostrophic wind scale อาจใชหา geostrophic wind speed จาก synoptic chart ในบรเวณซง isobars เปนเสนตรง

Geostrophic wind speed ไมสามารถหาไดท equator ซง Coriolis force เปนสญ ถาไมมแรงอนมากระท าอากาศจะเคลอนทในทศทางของ pressure gradient force คอจากความกดอากาศสงมายงความกดอากาศต า

อนทจรง Coriolis force มคานอยในละตจดต า และ geostrophic flow ยากทจะเกด

ระหวางละตจด 14 เหนอ กบ 15 ใต*

7.11 Gradient Wind เรามาพจารณาอกครงหนงถงการเคลอนไหวของอนภาคซงเคลอนในทางระดบดวยความเรวคงทในแถบซง friction force ถกตดทง สมมตวาในกรณขนาดของ pressure gradient force และ Coriolis force ไมเทากน การเคลอนไหวจะโคงไปทางซายหรอทางขวา ณ ละตจดทก าหนดให Coriolis force อาจจะใหญหรอเลกกวา pressure gradient force ซงอยกบความเรวลม

- 52 -

การเคลอนไหวในทางระดบทไมมความฝดดวยความเรวลมทเรยกวา gradient flow หมายความวาการไหลสมผสกบ isobars ณ แตละจดความเรวลมทเกดขนน ส าหรบละตจดและ pressure gradient ทก าหนดใหเรยกวา gradient wind speed การไหลอาจเปน gradient เฉยๆ ณ จดเดยวหรอจดอน บนทางเดนทยดออกไป ในกรณแรกทศทางของมนสมผสกบ isobars เฉพาะจดทก าหนดใหเทานน ส าหรบการไหลยดออกไป การเคลอนไหวจะตาม isobars ตลอดทวทางโคจรทงหมด แตสามารถเกดขนไดถา isobars ไมเปลยนตามเวลาเทานน ทศทางของมนจะสมผสกบ isobars ณ แตละจดตามความยาวของมน

รปท 7.4 Gradient Flow Around a Low Pressure Area

ถา gradient flow เกดขนบนทางเดนทยดออกไป อากาศจะเคลอนดวยความเรวคงทในทศทาง isobars โคงของ synoptic chart ถา pressure gradient force แรงกวา coriolis force แลว flow จะโคงรอบ low pressure area ซง diagram (a) ของรป 7.4 แสดงวาเกดขนไดอยางไรในซกโลกเหนอ สถานะเชนเดยวกนในซกโลกใตแสดงใน diagram (b) จงสงเกตวา flow ทวนเขมนาฬกาในซกโลกเหนอ เพราะวา Coriolis force กระท าไปทางขวา โดยกลบกนการเคลอนไหวในซกโลกใตรอบ low pressure area จะตามเขมนาฬกาการเคลอนไหวทงสองกรณเรยกวา cyclonic flow Cyclonic flow เปน flow ในทศทางเดยวกบการหมนของโลก การเคลอนไหวนทวนเขมนาฬกาเมอมองดจากขวโลกเหนอ โดยกลบกนการหมนของโลกจะตามเขมนาฬกาเมอมองดจากซกโลกใต ทานตองลาก diagram เพอแสดงวาถา pressure gradient force นอยกวา Coriolis force การเคลอนไหวจะโคงรอบแถบซงความกดสงกวา ซงจะตามเขมนาฬกาในซกโลกเหนอ และทวนเขมนาฬกาในซกโลกใต

- 53 -

ฉะนน flow จงอยในทศตรงกนขามกบการหมนของโลก flow รอบ high pressure area เรยกวา anticyclonic flow ในกรณของ geostrophic flow ความฝดถกตดทง อยางไรกตาม isobars กยงโคงตามปกต ฉะนน gradient flow จงมกจะเปนคาประมาณตอการเคลอนไหวทแทจรงในบรรยากาศอสระยงกวาจะเปน geostrophic flow ขนาดของ gradient wind ณ ละตจดใดๆ ขนอยไมเพยงกบ pressure gradient แตยงขนอยกบรศมของสวนโคงของ isobar อกดวย จงมกจะยากทจะวดใหถกตอง

7.12 Buys Ballot’s Law ในป 1852 นกอตนยมวทยาชาวดทชชอ Buys Ballot ไดอธบายความสมพนธซงเปนอยระหวางทศลมกบ isobars ถาทานดรป 7.2 และ 7.4 (a) ทานจะสามารถหาความสมพนธนส าหรบซกโลกเหนอโดยการยนยนหนหลงสลม ความกดอากาศทต ากวาจะอยทางซายของทาน ในซกโลกใต ความกดอากาศทต ากวาจะอยทางขวา สามารถตรวจสอบไดโดยศกษารป 7.3 และ 7.4 (b)

ความสมพนธทเรยกวา Buys Ballot’s Law ถาผตรวจยนหนหลงสลมความกดอากาศต ากวาจะอยทางซายในซกโลกเหนอและอยทางขวาในซกโลกใต

7.13 ลมในชนทมควำมฝด โดยปกตลมผวพนวดทระดบมาตรฐาน 10 เมตรเหนอพนโลก ในทางปฏบต ลมนแตกตางจาก geostrophic wind speed ทค านวณจากแผนทความกดอากาศเทาระดบน าทะเลเฉลย แม isobars จะเปนเสนตรงกตาม เนองจากความจรงทวา friction force ไมสามารถจะตดทงใน friction layer เปนผลใหความเรวลมทตรวจไดอยบนคาเฉลยประมาณหนงในสามของ geostrophic speed เหนอแผนดน และประมาณสองในสามเหนอทะเล ทศของลมผวพนไมเปนไปตาม isobars เนองจากการกระท าของ friction force ความเรวลมทต ากวาจะลด Coriolis force และ pressure gradient force เปนเหตใหอากาศใกลพนโลกไหลขาม isobars จากความกดอากาศสงไปยงความกดอากาศต า friction force อาจน าไปสการไหลขาม isobars ณ มมประมาณ 30 องศาเหนอแผนดน และประมาณ 10 องศาเหนอทะเล ผลของ friction force มากทสดทพนดนซงลมพดเหนอพนขรขระ และท าใหเกด turbulence มนจะมคาลดลงอยางรวดเรวในระดบสงขน จนกระทงหมดไปทระดบยอดของ friction layer ซงอยทความสงประมาณ 1 กโลเมตรเหนอพนดน

- 54 -

7.14 Horizontal Mass Convergence and Divergence ถามการเพมขนหรอลดลงของมวลอากาศบรเวณพนโลก ความกดทพนของล าอากาศจะ

เปลยนไป การขาดไปของมวลจากล าอากาศจะท าใหความกดอากาศทพนโลกลดลง การไดเพมมาของมวลท าใหความกดอากาศทพนโลกเพมขน เมอมการไหลทางระดบของอากาศเขาไปในแถบนน horizontal convergence จะเกดขนถา convergence ยงมตอไปเรอยๆ จะมการเพมพนของอากาศในแถบนนและความแนนของอากาศจะเพมขน อยางไรกตาม การเปลยนแปลงความแนนทตรวจพบมคานอยมาก การเคลอนไหวทางดงจะเกดขน โดยวธนการเพมของมวลกจะไมม Horizontal divergence เปนกรรมวธตรงกนขาม divergence จะเกดขนเมอมการไหลออกในทางระดบจากแถบนน ซงจะน าไปสการเคลอนไหวในทางดงของบรรยากาศดวย

รปท 7.5 Horizontal Mass Convergence and Divergence

Associated with Vertical Motion

Depression ทกอตวขนและ troughs ของ low pressure สมพนธกบ convergence ใน lower troposphere และ divergence เบองบน แนละผลของ divergence เบองบนตองใหญกวา convergence ใกลพนโลกถาความกดผวพนลดลง รป 7.5 แสดงวา horizontal divergence ท x สมพนธกบ horizontal convergence ท A อยางไร มนประสานกนกบการเคลอนขนเบองบน

โดยกลบกน anticyclones ทกอตวขนและ ridges ของ high pressure สมพนธกบ convergence เบองบนและ divergence ใน lower troposphere ผลเหลานประสานกบการเคลอนลงมาของอากาศ รป 7.5 แสดงวา horizontal convergence ท y ใหญกวา horizontal convergence ท B ถาความกดผวพนเพมขน ถาการลดลงอยางรวดเรวของความกดทวขนท A low pressure area จะกอตวขนและอากาศจะไหลเขาสแถบนนโดยการกระท าของ pressure gradient force. Coriolis force ทเปนสดสวนกบความเรวลมในครงแรกจะเลกมากและการไหลทสมดลจะยงไมไดรบความส าเรจทนท การเคลอนขนชาๆจะเกดขนในบรเวณกวาง มวลหนาของเมฆและ precipitation จะเกดขนถาความจความชนของอากาศมคาสง โดยกลบกน การเพมขนอยางรวดเรวของความกดใกล B จะน าไปสการกอตวของ high pressure area ในแถบนน การเคลอนลงชาๆในบรเวณกวางจะยบยงการกอตวของเมฆ

- 55 -

แมเมอ Coriolis force เพมขน ความฝดผวพนยงท าใหมการไหลขาม isobars จากความกดสงไปยงความกดต า convergence ระดบต าสมพนธกบศนยกลางความกดอากาศต าและ divergence กบ anticyclones อยางไรกตาม ผลเหลานมขอบเขตตอ friction layer ผลของการเคลอนไหวในทางดงคอนขางเลกนอย ความฝดผวพนอาจเปนเหตใหมการกอตวของเมฆไดบางใน depressions แตกยงไมเพยงพอทจะท าใหมอะไรเกดขนนอกจากมฝนตกในปรมาณทนอยมาก

7.15 กำรพำควำมรอนของอำกำศ บรรยากาศเปนมชฌมซงการเคลอนไหวของมวลเรมตนไดงายมาก โดยวธนความรอนอาจถายเทโดยการเคลอนทางระดบหรอโดยการเคลอนทางดงของอากาศ ในทางอตนยมวทยา ค าวา convection มกจะแสดงการเคลอนไหวทางดง อยางไรกตามขนาดของความเรวทางดงโดยปกตประมาณ 1% ของวามเรวลมทางระดบ โดยทวไปการเคลอนไหวทางระดบเกดขนในสเกลใหญกวามาก อาจกอใหเกดการถายเทพลงงานความรอนจากแถบรอนไปยงแถบขวโลกไดเปนระยะทางพนๆกโลเมตร การถายเทความรอนและปรมาณทางฟสกสอนๆ ในทางระดบโดยลม เรยกวา advection มาจากภาษาลาตนซงหมายความวา “น าตดตวไป” กระแสการพาความรอนปกตใหญกวาและทนทานกวากระแสทางดง อยางไรกตาม การเคลอนไหวทางดงมความส าคญ เชน อาจน าไปสการกอตวของเมฆในบรรยากาศ ในบทตอเราจะศกษาวาเมฆจ าแนกไดอยางไร

ปญหำ

1. Anemometer คออะไร?จงอธบาย anemometer ชนดหมนสามแบบ 2. เขยนบนทกยอดงตอไปน

(1) การตดตงตามมาตรฐานของเครองมอวดลมผวพน (2) Veering ของลม (3) Squall (4) Friction layer

3. โดยใช diagram ประกอบจงกลาวถง geostrophic flow (1) ในซกโลกเหนอ (2) ในซกโลกใต

4. ถอยค าตอไปนหมายถงอะไร (1) Gradient wind speed (2) Cyclonic flow

5. จงกลาวถง Buy Ballot’s Law โดยใช diagram ประกอบ จงแสดงใหเหนประโยชนของ กฎในแตละซกโลก

- 56 -

6. จงชใหเหนขอแตกตางระหวาง Convection กบ advection ในบรรยากาศ

- 57 -

บทท ๘ กำรจดชนของเมฆ

เมฆมกรรมวธของการอตวเนองกนในบรรยากาศ เมอทานเหงนมองดทองฟาทานจะสงเกตเหนวามเมฆทเกดขนในรปตางๆ เปนอนมากตอเนองกนไมมทสนสด

ขณะทไอน าในบรรยากาศเปลยนสภาพหยดน าและอนภาคน าแขงกอตวขนกจะท าใหสามารถมองเหนไดดวยตาเปลา บางครงเราเหนผลเมฆสขาวลอยฟองอยในทองฟา บางครากลบเหนเมฆสเทาหรอสด าลอยอยระดบต าปกคลมทองฟาทวไป

ลมฟาอากาศจงขนอยกบชนดของเมฆซงกอตวในทองฟาเปนสวนใหญ ด วยเหตนนกอตนยมวทยาจงมงศกษาในโครงสรางและความเจรญเตบโตของเมฆเปนการใหญ

เมอไมนานมานเองความกาวหนาอยางใหญหลวงจากความส าเรจของการสงดาวเทยมนไปโคจรรอบโลกหลายดวงไดมสวนชวยเหลอในการศกษาคนควาเรองเมฆเปนอยางมาก ปจจบนภาพเมฆจากดาวเทยมถกน ามาใชประโยชนทงภมภาคกวางใหญของโลก ท าใหไดขอมลเพมขนจากทเคยไดรบจากเครองบนแตเพยงอยางเดยว และนอกจากนนยงไดรบความรเกยวกบเมฆเพมขนอกเปนอนมาก

ในบทนเราจะคนหารปแบบของเมฆในจ านวนจ ากด เพออธบายคณสมบตทส าคญของลมฟาอากาศไดด ตอไปเราจะพจารณาชนดเมฆใหละเอยดเมอเราศกษาเรองการตรวจลมฟาอากาศ

๘.๑ ชอเมฆ กลมใหญๆ สองกลมของเมฆไดแก cumuliform clods เปนเมฆชนด cumulus ซงมกจะ

อยแยกหางๆกน ในทวางเปลาของทองฟากบ stratiform clouds ซงกอตวเปนแผนหรอชนปกคลมสวนใหญของทองฟา

ชอของเมฆแสดงใหรถงชนดและรปรางของมน ค าลาตนจ านวนหนงถกน ามาแสดงลกษณะของเมฆ ค าวา “ nimbus” (ฝนโปรย , หาฝน) ถกเพมเขากบชอเมฆซงผลต preciation ค าเตมหนา “ fracto-” (แตกกระจดกระจาย) ปรากฏทตวตนของชอเมฆทถกลมเปากระจดกระจายค าวา “ cirrus” (เสนผม) ใชกบเมฆทมรปรางลกษณะคลายเสนผม

๘.๒ Cloud Genera (ตระกลเมฆ) เมฆถกจ าแนกออกเปนกลมใหญ ๆ สบกลมดวยกน แตละกลมเรยกวา genus (ตระกล) ถา

เปนพหพจนใชแทนดวยgenera แตละตระกลอาจแบงยอยออกไปเปน species (ประเภท) และ varieties (ชนด) อยางไรก

ตามเราจะไมกลาวถงการแบง เมฆแบงออกเปนสบตระกลดงตอไปน

(ก) Cirrus (ข) Cirrocumulus (ค) Cirrostratus

- 58 -

(ง) Altocumulus (จ) Altostratus (ฉ) Nimbostratus (ช) Stratocumulus (ซ) Stratus (ฌ) Cumulus (ญ) Cumulonimbus

๘.๓ Height, Altitude and Vertical Extent บอยครงทจ าเปนตองกลาวถงระดบของเมฆทเกดขน มสองวธทใชในการบอกระดบคอ

height กบ altitude Height ของจดใด ๆ (ตวอยางเชนฐานเมฆ) คอระยะในทางดงจากจดตรวจถงระดบของจด

นนขอใหระลกวาจดตรวจอาจอยบนเนนหรอภเขากได Altitude ของจดใด ๆ คอระยะทางในทางดงทวดจากระดบทะเลเฉลยถงระดบของจดนน

ผตรวจผวพนโดยทวไปมกจะใช Height แตผตรวจบนเครองบนมกจะใช Altitude Vertical Extent ของเมฆ คอระยะในทางดงระหวางระดบฐานของเมฆกบยอดเมฆ

๘.๔ Etages (ชน) โดยปกตเมฆสวนมากตรวจพบในระยะของความสงแตกตางกนกนจากระดบทะเลถงระดบ

tropopause ความสงของ tropopause เปลยนตามเวลาและต าบลท ฉะนนยอดของเมฆจงอยสงในแถบรอนยงกวาในแถบละตจดกลางและสง

ตามต าราไดแบงสวนในทางดงของบรรยากาศ ซงเมฆมกจะปรากฏออกเปนสามสวน คอ สง กลาง ต า

แตละ etage ก าหนดโดยระยะของระดบซงเมฆของตระกลทมชอเกดบอยทสด การเหลอมกนของชน และเขตพกดของมนเปลยนตามละตจด สงโดยประมาณของเขตพกดเปนกโลเมตรมดงน

Etages Polar Regions Temperate Regions Tropical Regions High 3-8 km 5-13 km 6-18 km Middle 2-4 km 2-7 km 2-8 km Low From the earth s

Surface fo 2 km. From the earth s Surface to 2 km.

From the earth s Surface to 2 km.

ชนของเมฆหกตระกลจดไวดงตอไปน (ก) ) Cirrus , Cirrocumulus และ Cirrostratus จดอยในชนสง (ข) Alticoumulus จดอยในชนกลาง (ค) Stratocumulus และ Stratus จดอยในชนต า สวนอกสตระกล จะมขอสงเกตดงตอไปน

- 59 -

(ก) Altostratus โดยปกตพบในชนกลาง แตมกแผไปถงระดบสง (ข) Nimbostratus มกจะพบสม าเสมอในชนกลาง แตจะแผลงมาถงชนต า และแผขนไปถงชนสงดวย (ค) Cumulus และ Cumlonimbus มกจะมฐานอยในระดบต า แตขอบเขตในทางดงสงมาก อาจแผยอดขนไปถงชนกลางละชนสง เมอความสงของเมฆเฉพาะอยางเปนทรจกกนแลว การทรวาเปนเมฆชนไหนอาจชวยผตรวจ

ในการบอกชอและสามารถหาตระกลได โดยเลอกเอาระหวางตระกลซงมกพบในชนทตรงตามความสงของเมฆ

๘.๕ ค ำอธบำยตระกลเมฆทงสบ องคการอตนยมวทยาโลก ไดใหค าอธบายอยางเปนระเบยบของตระกลเมฆทงสบไวใน

International Cloud Atlas , Volume I ค าอธบายเหลานจะมความหมายยงขนส าหรบทานถาทานจะพลกดภาพถายเมฆทเปนตวอยาง ขณะททานก าลงดค าอธบาย

ค าอธบายและอกษรยอสองตวทไดรบการรบรองส าหรบตระกลเมฆทงสบมดงน (ก) Cirrus (Ci) เมฆทแยกกนไมตอเนองในรปแบบใยขาวละเอยดออน หรอเปนหยอมสขาวหรอคอนขางขาว

หรอแถบแคบ ๆ เมฆเหลานมรปรางลกษณะเปนเสน ๆ (คลายเสนผม) หรอเปนเงาคลายเสนใหมทงสองอยาง

(ข) Cirrocumulus (Cc) เปนหยอมหรอเปนแผนหรอเปนชนสขาว โดยปราศจากเงา ประกอบดวยชนสวนทเลกมากใน

รปของเมลด ระลอก และอน ๆ โดยเขามารวมกนหรอแยกออกจากกน และจดเรยงระเบยบมากบางเปนบางสวน สวนมากความกวางของแตละชนสวนมนอยกวา ๑ องศา

(ค) Cirrostratus (Cs) เปนเมฆใสสขาวปกคลมดวยเสน (คลายเสนผม) หรอมรปรางเรยบ ๆ ปกคลมทองฟาทงหมด

หรอบางสวน และท าใหเกดปรากฎการณวงแสงทวไป (ง) Altostratus (Ac) เมฆทเปนหยอมเปนแผนหรอชนสขาวหรอสเทาหรอทงขาวทงเทาโดยปกตมเงาประกอบดวย

เกลด กอนกลม เปนลกคลน และอน ๆ ซงบางครงเปนเสนหรอพราบางสวน และอาจจะรวมกนหรอไมรวมกนกได เปนชนสวนเลกๆทจดเปนระเบยบเปนสวนมาก มกจะมรปรางกวางระหวางหนงถงหาองศา

(จ) Altostratus (As) เมฆสเทาหรอสน าเงนเปนแผนหรอเปนชนของรองแคบ ๆหรอเปนเสนหรอรปรางเสมอปก

คลมทองฟาทงหมดหรอบางสวน และมสวนทบางพอทจะเผยใหเหนดวงอาทตยอยางนอยกเลอน ๆ เหมอนผานแกวทพนดน ไมมปรากฏการณวงแสง

- 60 -

(ฉ) Nimbostratus (Ns) เปนชนของเมฆสเทาหรอด า รปรางพราไปหมด โดยมฝนหรอหมะตกตอเนองกนมากหรอ

นอย ซงสวนมากถงพนดนและหนาพอทจะบงแสงอาทตยไดหมด เมฆฉกขาดระดบต าเกดขนบอย ๆ อยใตชน อาจจะรวมกนหรอไมรวมกได

(ช) Stratocumulus (Sc) เปนหยอมหรอแผนหรอชนของเมฆทมสเทาหรอขาว หรอทงเทาและขวา มสวนด ามดตลอด

อยบอย ๆ ประกอบดวยกระเบองตราหมารก กอนกลม, มวน และอน ๆ ซงไมเปนเสน อาจจะรวมกนหรอไมรวมกไดเปนชนสวนเลก ๆ ทจดไวเปนระเบยบเปนสวนมาก มรปรางกวางมากกวาหาองศา

(ซ) Stratus (St) เปนชนเมฆสเทาทวไปมฐานเรยบ และอาจม drizzle, ice prisms หรอ snow grain เกดขน

เมอดวงอาทตยสองผานเมฆจะมองเหนรปรางของมนไดชดเจน ไมท าใหเกดปรากฎการณวงแสง เวนแตถาอณหภมต ามากอาจเกดได บางครงปรากฏเปนรปของหยอมเมฆทฉกขาด

(ฌ) Cumulus (Cu) เปนเมฆทแยกกนอยเปนอสระไมตอเนองกนโดยทวไป มรปรางเดนชดและหนากอตวในทาง

ดง เปนรปเนนหรอโดมหรอคอหอยทลอยขน สวนบนทโปงนนมกจะคลายคลงกบกะหล าดอก สวนทตองแสงแดดของเมฆเหลานสวนมากขาวสวางแตฐานของมนมด และเกอบเปนแนวระดบ บางครงกฉกขาด

(ญ) Cumulonimbus (Cb) เปนเมฆหนกและหนา มขอบเขตทางดงมาก เปนรปภเขาหรอหอคอยใหญ ๆ อยางนอยสวน

ตอนบนมกจะเรยบ หรอเปนเสนหรอเปนตาหมากรกและเกอบแบน สวนนมกจะแผออกเปนรปทงหรอขนนกมากมาย

ใตฐานของเมฆนมกจะมดมากมเมฆฉกขาดทอยต าทอยบอย ๆ อาจรวมเจาดวยกนหรอไมกรวมกนได และบางครงม precipitation ในรปของ virga (เพยงแคหยบมอเดยวของอนภาคของน าหรอน าแขงทตกลงมาจากเมฆ แตระเหยเสยกอนจะถงพนโลกเปน precipitation)

๘.๖ กำรรจกเมฆ แมวาการจดชนของเมฆเปนรปแบบตวอยางจะเปนประโยชนอยางใหญหลวงกตาม ปญหาใน

การบอกชอเมฆกไมใชงายเสมอไป มกจะไมพนความยงยากทเกดขนจากการเปลยนทคอยเปนคอยไประหวางชนดตาง ๆ ของเมฆ

เมฆธรรมชาตไมมลกษณะทตองการตรงกนเสมอไปกบชนดทบรรยายไวในการจดชนทกลาวในหวขอทแลวมา เมฆอาจจะอยตรงกลางระหวางสองชนดกไดในกรณเหลานความช านาญและการตดสนใจของผตรวจเปนเรองส าคญอยางยง

- 61 -

การตรวจเมฆทเชอถอไดสามารถท าไดดทสด โดยการระมดระวงเฝามองโดยใกลชดและตอเนองในการกอตวของมน การตรวจทองฟาอยางคราว ๆ ในชวโมงตรวจเทานนไมเปนการเพยงพอ

Water droplets และ ice crystals อาจเกดขนในบรรยากาศในรปอนนอกเหนอไปจากเมฆเหลานนกได ในบทตอไปเราจะศกษาผลตาง ๆ ทเกดขนจากการกลนตวและการระเหดกลบของไอน าทพบในบรรยากาศ

ปญหำ

๑. จงใหขอสงเกตระหวางเมฆ cumuliform กบ stratiform ๒. เขยนบนทกยอดงตอไปน

(๑) Genus (๒) Height of cloud base (๓) Vertical extent of a cloud

๓. Etage หมายความวาอยางไร? ใน etage ไหนทเราจะพบเมฆดงตอไปน (๑) Altocumulus (๒) Stratocumulus (๓) Cirrocumulus

๔. เมฆบางตระกลอาจแผออกไปเกนหนงขน จงอธบายคณลกษณะนในกรณของตระกลเมฆตอไปน

(๑) Nimbostratus (๒) Cumulonimbus (๓) Altostratus

๕. ทานใหขอสงเกตระหวาง Cirrocumulus, Altostratus,และ Stratus ไดอยางไร? ๖. จงอธบายโดยยอถงคณลกษณะของเมฆตอไปน

(๑) Cirrus (๒) Cumulus

- 62 -

บทท ๙

Hydrometeors

ลกษณะของลมฟาอากาศ เชนฝน หมะ และลกเหบ แสดงใหเหนวาหยดน าและผลกน าแขงสามารถเกดขนไดในบรรยากาศในรปอนทนอกเหนอไปจากเมฆ อนภาคของเหลวและของแขงอาจลอยอยไดในอากาศ หรออาจตกลงมายงพนโลก บางครงกอาจถกพดพาเขาไปสบรรยากาศโดยการกระท าของลม บางโอกาสหยดน าหรอผลกน าแขงอาจถกระเหดกลบไปอยบนวตถบนพนดน หรอในอากาศอสระ ในบทน เราศกษาคณลกษณะของอนภาคของเหลวหรอของแขง ซงเกยวของกบนกอตนยมวทยา เราจะตองพจารณาดวยวาจะจ าแนกออกเปนแตละชนดไดอยางไร

๙.๑ ค ำจ ำกดควำมของ meteors พจนานกรมสวนมกใหค านยาม meteors เปนปรากฏการณทมองเหนไดหรอเกยวกบแสงสวางในบรรยากาศ meteors ทางดาราศาสตรทเขามาสบรรยากาศจากอวกาศจะเหนไดทวไป เชน “shooting stars” (ดาวตก) ทคนสวนมากจะนกถงวตถเหลานเมอพดถงค าวา“meteors” อยางไรกตาม “meteors” ทไมใชทางดาราศาสตรมอยทวไป ดวยเหตน นกอตนยมวทยาจงไดใหค านยามค าวา “meteors” เปนพเศษ ซงทานจะตองไมเอาไปปะปนกนกบความหมายในทางดาราศาสตร ในดานอตนยมวทยา ค า meteors หมายถงปรากฏการณใดๆ กตามทนอกจากเมฆซงตรวจไดในบรรยากาศหรอบนพนโลก อาจประกอบดวย precipitation หรอการระเหดของอนภาคของเหลว หรอของแขง รวมทงปรากฏการณเกยวกบแสงสวาง หรอไฟฟาซงเกดขนในบรรยากาศดวย

ม meteors อยมากมายหลายชนด อยางไรกตาม โดยการพจารณาธรรมชาตของอนภาคหรอกรรมวธทางฟสกสทเกยวของกบการเกดของมนกอาจจ าแนกไดเปนสชนดใหญๆ คอ

(ก) Hydrometeors (ข) Lithometeors (ค) Photometeors (ง) Electrometeors

๙.๒ ค ำก ำจดควำมของ meteors องคการอตนยมวทยาโลกใหค านยาม meteors สชนดเหลานไวใน International

Cloud Atlas ,Volume I ค านยามเหลานมดงตอไปน (ก) hydrometeor Hydrometeor เปน meteor ทประกอบดวยกลมของอนภาคทเกดขนจากน าของของเหลว

หรอของแขง ซงตกลงมาผานบรรยากาศ หรอลอยอยในบรรยากาศ ถกลมพดลอยขนไปจากผวโลก หรอระเหดกลบอยบนวตถบนพนดนหรอในบรรยากาศอสระ

- 63 -

(ข) Lithometeor Lithometeor เปน meteor ทประกอบดวยกลมของอนภาคซงสวนมากเปนของแขงและ

ไมไดเกดจากน า อนภาคลอยอยในบรรยากาศมากหรอนอย หรอถกยกขนโดยลมจากพนดน (ค) Photometeors

Photometeors เปนปรากฏการณแสงสวางเกดขนโดยการสะทอน การหกของแสง การ แยกแสง (แตกตางเพยง Degree จาก Scattering ) หรอการรบกวนของแสงจากดวงอาทตยหรอดวงจนทร

(ง) Electrometer Electrometer เปนปรากฏการณของไฟฟาในบรรยากาศทเหนไดหรอสามารถไดยนสยง ในบทน เราจะเกยวของเปนสวนใหญกบ hydrometeors สวน meteors อน ๆ จะได

ศกษาในขนตอไป Lithometeors รวมฝนควนและอนๆ และ Photometers เกดขนเปนรงกนน า วงแสงและอนๆ สวนฟาแลบ ฟารอง และพายฟาคะนองรวมอยในชนดตาง ๆ ของ Electrometers

๙.๓ กำรจดชนของ hydrometeor (ก) กลมหรอชดของอนภาคทตกหลนมายงพนโลก ซงมก าเนดสวนมากจากเมฆ และ

รวมทง drizzle,rain,snow,snow pellets และ ice prisms (ข) กลมหรอชดของอนภาคทตกหลนมาซงระเหยหรอระเหดไปกอนจะถงพนโลก

(virga) (ค) hydrometeor ทประกอบดวยชดของอนภาคทลอยอยในอากาศ fog และ

mist คลายกบเมฆแตถกพจารณาเปน meteor เพราะวามนเกดทพนโลกหรอใกลพนโลก (ง) อนภาคของเหลวหรอของแขงทถกพดขนจากพนโลกโดยลม drifting snow

,blowing snow และ spray (น าทกระเซนเปนฝอย) มกจะมขอบเขตอยมนชนต าทสดของบรรยากาศ

(จ) อนภาคของเหลวหรอของแขงทระเหดกลบอยบนวตถทอยนอกทก าบงเหลานรวมทง dew,hoar-frost,rime และ glaze ใน hoar-frost และ rime กลมอสระ ของอนภาคแขง สามารถมองเหนได แมวามนจะละลายอยรวมกนแตไมมโครงสรางอนภาคทอาจมองเหนไดใน glaze และมนเกดขนเปนชนทเปนเนอเดยวกนและเรยบ

9.4 Precipitation Precipitation หมายถง hydrometeor ทตกลงมาจนถงพนดน ไมรวมถง virga ซง

มองเหนเปนสายจากฐานเมฆ แตลงมาไมถงพนโลก เมอ precipitation ตกลงถงพนดนอาจถกวดเปนความลกของน า การวดนถอเสมอนกบฝนตกไมวารปของ precipitation เมอตกลงถงพนโลกครงแรกจะเปนอยางไร

- 64 -

Intensity of precipitation พจารณาโดยอตราซง precipitation จะสะสมเพมพนบนผวพนทางระดบ ถาสามารถปองกนมใหไหลออกไป และเปนอตราซง precipitationถกสะสมไวในเครองวดฝนดวย อาจจะบอกไดวาเบา ปานกลางหรอหนก แตถอยค าเหลานแปลความหมายไดหลายทางโดยแตละบคคล

Hydrometeors ซงประกอบดวยอนภาคทตกลงมาเกดขนเปน showers หรอ continuous การจ าแนกจะตองกระท าระหวาง showers กบ intermittent precipitation

Showers มคณสมบตโดยเรมและสนสดปจจบนทนดวน โดยปกตรวดเรวและบางครงเปลยนแปลงอยางรนแรงในความแรงของ precipitation โดยทวไปหยดน าและอนภาคของแขงทตกลงมาในรปของ Showers จะมขนาดใหญกวาอนภาคทตกลงมาในรปของ non Showers precipitation Intermittent precipitation เปน precipitation ทไมตกตอเนองกนกนทพนโลก อยางไรกตาม เมฆซงใหก าเนดมนจะตอเนองกนมากหรอนอย มนแตกตางจาก Showers ทวามนไมเรมตนและจบลงอยางทนททนใด ไมมการกระจางของเมฆระหวางการเรมตนและการสนสดของ non Showers precipitation ไมวา Hydrometeors จะเกดขนเปน Showers หรอไมกตามยอมขนอยกบเมฆซงเปนตนก าเนด Showers จะตกจาก cumuliform ทหนาเชน cumulonimbus สวน non Showers precipitation ม ก จ ะ ต ก จ า ก เ ม ฆ stratiforn ซ ง ส ว น ใ ห ญ ไ ด แ ก เ ม ฆ Altostratus แ ล ะ Nimbostratus ฉะนนจงเปนไปไดทจะบอกชอเมฆโดยอาศยคณสมบตของ precipitation ซงสามารถเปนประโยชนอยางมากในเวลากลางคน และในกรณทสงสยซงอาจเกดขนในเวลากลางวน

๙.๕ Definitions and Definitions of Hydrometeors ในการทจ าแนก Hydrometeors แตละชนดจ าเปนตองก าหนดนยามเปนพเศษ ค านยามและคณสมบตทวไปของมนมอยใน Internatioal clouf Atlas Volume I ซงมรายละเอยดดงตอไปน

(ก) Rain precipitation ของอนภาคน าทเปนของเหลวอาจจะเปนในรปของหยดน าทมเสนผาศนย

โตกวา ๐.๕ มลลเมตร หรอหยดทตกเปนแหงๆซงมขนาดเลกกวาหยดฝน โดยปกตจะมขนาดใหญกวาหยดฝนละออง แตกระนนหยดทตกลงบรเวณรมๆ เขตฝน อาจมขนาดเลกเทากบหยดฝนละอองกได เนองมาจากการระเหยเปนบางสวน ฝนจงแตดตางจากฝนละออง โดยความจรงทวาหยดกระจายออกในบางกรณเมฆอาจรวมปรมาณอนมากมายผดปกตของอนภาค ของฝนหรอทราย ทถกยกขนจาดพนดนโดยพายฝน หรอพายทรายทถกยกขนจาก พนดนโดยพายฝน หรอพายทราย อนภาคเหลานจะตกลงมาสพนดนพรอมกบหยดฝน (mud rain) มกจะหลงจากทไดถกน าไปเปนระยะทางไกลๆแลว

Freezing rain หยดฝนซงแขงตวเมอกระทบกบพนดนหรอวตถบนพนโลกหรอเครองบนในขณะบน

- 65 -

(ข) Drizzle Precipitation ทเปนระเบยบอยางดประกอบดวยหยดทละเอยดของน า (เสนผาศนยกลาง

เลกกวา ๐.๕ มลลเมตร) ซงอยชดกนมาก เปนหยดน าทดเหมอนจะลอยสามารถมองเหนไดแมในการเคลอนไหวเพยงเลกนอยของอากาศ

Drizzle ตกจากเมฆ stratus ทตอเนองกนและเปนชนหนา มกจะลอยอยต า บางครงแทบจะสมผสพนดน (fog) ปรมาณของ Precipitation ทอยในรปของ Drizzle บางครงกไมนอย (ถง ๑ มลลเมตรตอชวโมง) โดยเฉพาะตามชายงฝงและบรเวณภเขา

Freezing Drizzle หยด Drizzle ซงแขงตวเมอกระทบกบพนดนหรอวตถทอยบนพนโลกหรอเครองบน (ค) Snow Precipitation of ice crystals สวนมากมรปรางเปนกงหรอแขนง บางครงเปนรปดาวผลกท

เปนรปกงหรอแขนงบางครงกปะปนกนกบผลกทไมเปนกง ณ อณหภมสงกวา -๕ซ ผลกจะรวมกนเขาเปนกอนเปน snowflakes (เกลดหมะ) (ฆ) Snow pellets Precipitation of white and opaque grains of ice เมลดน าแขงเหลานเปนรปทรง กลม บางครงกเปนรปกรวยทมเสนผานศนยกลางประมาณ ๒.๕ มลลเมตร เมลดหมะเปราะรวนและแตกงาย เมอถกกระทบ เมอมนตกลงมาบนพนแขงมนจะกระเดงแ ล ะม ก จ ะ แ ตก โ ด ย ปก ต Precipitation of snow pelletsเ ก ด ข น ใ น showers ร ว ม ก บ

Precipitation of snowflakes or raindrops เมออณหภมพนผวอยในราว ๐ซ (ง) Snow grains Precipitation of transparent very small white and opaque grains of ice เมลด

น าแขงเหลาน แบนหรอยาวเรยว เสนผานศนยกลางโดยทวไปนอยกวา ๑ มลลเมตร เมอเมลดน าแขงกระทบพนแขง มนจะไมกระเดงหรอแตกละเอยด มกจะตกในปรมาณทนอยมาก สวนมากมาจากเมฆ status หรอจาก fog และไมเคยตกอยในรปแบบ shower

(จ) Ice pellets Precipitation of transparent pellets of ice ซงเปนรปทรงกลม หรอทรงกรวยทบางและ

ไมเรยบ และมเสนผานศนยกลาง ๕ ม.ม. หรอนอยกวา กอนเลกๆของน าแขงมกจะกระดอนเมอกระทบกบพนแขง และมเสยงเมอเวลากระทบ อาจ

แบงยอยๆออกเปน 2 ชนดใหญๆคอ ๑. หยดฝนทแขงหรอเกลดหมะทละลายแลวเปนสวนใหญ และกลบแขงตวอก กรรมวธการ

แขงตวมกจะเกดขนใกลผวโลก

- 66 -

๒. กอนเลกๆของหมะทหอหมไวในชนบาง ๆ ของน าแขงซงกอตวขนจากการแขงตวของหยดเลกๆ ทถกสกดโดยกอนเลกของน าแขงหรอน าทเปนผลจากการละลายบางสวนของกอนเลก ๆ ของน าแขง

(ฉ) Hail Precipitation of small balls or pieces of ice (Hailstones) มชวงของเสนผาน

ศนยกลางจาก ๕ ถง ๕๐ มลลเมตร หรอบางครงมากกวา ตกลงมาโดยแยกกนหรอรวมกนเปนกอนทไมสม าเสมอ

Hailstones ประกอบดวยน าแขงทใสเปนสวนมาก หรอชดของชนน าแขงทใส มความหนาอยางนอย ๑ มลลเมตร สลบกบชนทโปรงแสง ลกเหบตกลงมาโดยปกตตรวจพบระหวางม heavy thunderstorms

(ช) Ice prisms การตกของผลกน าแขงทไมเปนกงกาน ในรปของ เขม ล า หรอ แผนมกจะเลดมากจนเหมอน

จะลอยไดในอากาศ ผลกเหลานอาจจะตกลงมาจากเมฆหรอจากทองฟาทปราศจากเมฆกได ผลกสามารถมองเหนไดเปนสวนใหญ เมอมนถกแสงอาทตยจะมแสงแปลบปลาบ (ผงเพชร)

และแลวจะเกดเปนล าทสวางโชคชวงหรอเปน ปรากฏการณวงแสงอนๆ hydrometeor ชนดนเกดบอยในแถบขวโลก ขณะทอณหภมต ามากและในมวลอากาศทมเสถยรภาพ

(ซ) Fog การลอยอยของหยดเลกๆ ของน าทเลกมากในอากาศ ลกทศนวสยทางระดบทผวโลกเหลอ

นอยกวา ๑ กโลเมตร เมอความสวางเพยงพอ หยดเลกของหมอกทอยโดยล าพงจะมองเหนไดดวยตาเปลาบอยๆ

และมกจะเหนการเคลอนทในอาการทปนปวน อากาศในหมอกมกจะรสกวาสดและชนหรอเปยก ความชนสมพนธในหมอกโดยปกตจะใกลเคยง ๑๐๐ %

Hydrometeor ชนดนท าใหเกดฉากสขาวปกคลมภมประเทศ เมอผสมกบฝนหรอควนมนจะมสมวๆ ซงมกจะเปนสเหลอง ในกรณหลงจะอยไดนานกวาเมอมนประกอบดวยหยดเลกของน าแตเพยงอยางเดยว

Ice fog การลอยตวของผลกน าแขงเลก ๆ เปนจ านวนมากในอากาศซงลดทศนวสยทผวโลก ผลกของมนจะดแปลบปลาบในแสงอาทตย Ice fog ท าใหเกดปรากฏการณ ทเกยวของกบ

แสงสวาง เชน ล าแหงความสวางโชคชวง, วงแสงเลกๆ และ อนๆ หมำยเหต ในรหสระหวางประเทศส าหรบรายงานอากาศ ค าวา “fog” ใชเมอ

hydrometeor fog หรอ mist ลดทศนวสยทางระดบทผวโลกเหลอนอยกวา ๑ กโลเมตร

- 67 -

(ฌ) Mist การลอยตวในอากาศของหยดน าเลกๆ ของน าทเลกมากจนมองไม เหนดวยตาเปลาไดหรอ

อนภาคเปยกทมความสามารถเดนชดทจะเรงการกลนตวของไอน าไดเรวขน และท าใหลดทศนวสยทผวโลก

อากาศ ใน mist มกจะไมรสกสดหรอชน ความชนสมพนธใน mist โดยปกตต ากวา ๑๐๐% Hydrometeor ชนดนท าใหเกดฉากสเทาบางปกคลมภมประเทศ

หมำยเหต ในรหสระหวางประเทศส าหรบรายงานอากาศ ค าวา “mist” ใชเมอ hydrometeor mist ลดทศนวสยทางระดบทผวโลกเหลอไมนอยกวา ๑ กโลเมตร

(ญ) Drifting snow and blowing snow ชดของอนภาคหมะทถกพดขนจากพนดนโดยลมทมก าลงแรงพอ และมความปนปวน สภาพ

ของลม (ความเรว และการกระโชก) ทจ าเปนตอการท าใหเกด hydrometeors เหลานขนอยกบสถานะและอายของหมะทผวพน

(๑) Drifting snow ชดของอนภาคหมะทถกพดโดยลมไปยงความสงเลกนอยเหนอพนดน ทศนวสยไมได

ลดลงอยางเหนไดชดในระดบสายตา หมะทก าลงเคลอนทเหมอนมานก าบงอยต ามาก การเคลอนไหวของอนภาคหมะจะ

ขนานไปกบพนดนมากหรอนอย (๒) Blowing snow

ชดของอนภาคหมะทถกพดโดยลมไปยงความสงปานกลางหรอสงมากจากพนดนทศนวสยทางระดบทระดบสายตาเลวมากทวไป

บางครงความหนามแนนของอนภาคหมะอาจเพยงพอทจะเปน ฉากกนทองฟาและก าบงดวงอาทตย อนภาคหมะเกอบจะพางขนโดยความเรวลม

(ฎ) Spray ชดของหยดเลกๆ ของน าทถกกระชากโดยลมจากผวหนาน าทกวางขวางโดยปกตจากยอดคลนและถกน าขนไปเปนระยะทางสนๆในอากาศ เมอผวหนาน าไมเรยบ หยดเลกๆ ของน าจะมฟองตดไปดวย

(ฏ) Dew การระเหดของหยดน าบนวตถทพนดน หรอใกลพนดน ซงเกดขนโดยการกลนตวของไอน าจากอากาศโปรงทอยลอมรอบ

น าคางเกดขนเมอ (๑) ผวพนทกลางแจงมอณหภมเยนลงต ากวาจดน าคางของอากาศ การเยนลงเชนนนโดย

ปกต เนองมาจากการแผรงสในเวลากลางคน และสวนมากน าคางถกระเหดกลบบนวตถทพนดนหรอใกลพนดน

- 68 -

(๒) อากาศชนและอนเขามาสมผสกบพน ทเยนกวาซงมอณหภมต ากวาจดน าคางของอากาศ โดยปกตเปนผลมาจากการพาความรอนของอากาศ

White dew การระเหดกลบของหยดน าคางแขงสขาว

(ฐ) Hoar – frost การระเหดกลบของน าแขงทปรากฏเปนรปผลก โดยปกตจะมรปเปนเกลด, เขม, ขนนกหรอพด

Hydrometeor ชนดนเกดขนลกษณะเดยวกบน าคางแตมอณหภมต ากวา 0ซ (ฑ) Rime

การระเหดกลบของน าแขง ซงประกอบ ดวยเมลดน าแขงมากหรอนอยคนอยโดยโพรงอากาศ บางครงประดบประดาดวยกงกานทเปนผลก Rime เกดขนจากการแขงตวอยางรวดเรวของหยดเลกๆ ของน าทเลกมาก และเยนจดบางครงจะพอกเปนแผนหนา ใกลพนดน Rime ถกระเหดกลบบนวตถ สวนใหญบนดานทเปดรบลม และสวนมากทางปลายและรมโดยการแขงตวของหยดเลกๆของหมอกทเยนจด หรอ (ในแถบภเขา) ของหยดเลกๆ ของเมฆทเยนจด ในบรรยากาศอสระ rime เกดขนเปนชนดของหมะกอนเลกๆ ทเปนน าแขงกรอบ รวนและดคลายกบเคก จบบนสวนของเครองบนปะทะกบลมสมพทธ

(ฒ) Glaze (clear ice ) การระเหดกลบของน าแขงเปน เนอเดยวและใสเกดขน โดยการแขงตวของ หยดเลกๆ ของ

ฝนละออง หรอหยดฝนทเยนจดบนวตถทผวพนซงอณหภมอยต ากวา 0ซ หรอสงกวา 0ซ เพยงเลกนอย อาจจะเกดขนทนททนใดโดยการแขงตวของหยดเลกๆ ของฝนละอองหรอ หยดฝนทไมเยน

จดหลงจากกระทบผวพนซงมอณหภมต ากวา 0ซ มาก Glaze ตรวจไดทผวโลกเมอหยดฝนตกผานชนของอณหภม ทต ากวาขดแขงและมความลกเพยงพอในบรรยากาศอสระ glaze เกดขนเปนชนดแขง และเรยบของน าแขง (clear ice) บางครงพบในเมฆซงประกอบดวยหยดเลกๆทเยนจดเปนอนมาก ซงแขงตวหลงจากกระทบกบสวนของเครองบนทปะทะกบลมสมพทธ บางโอกาส glaze อาจปกคลมทกสวนของเครองบน ซงถก precipitation ทเยนจด หมำยเหต glaze on the ground ตองไมเอาไปปะปนกบ “ground ice” กอตวขนเมอ

(๑) น าจาก precipitation ของหยดเลกๆ ของฝนละอองหรอหยดฝนทไมเยนจด ซงตอมาจะแขงตวอยบนพนดน

(๒) หมะบนพนดนซงแขงตวอกครงหนงหลงจากละลายไปหมดแลว หรอละลายไปเพยงบางสวน

- 69 -

(๓) หมะบนพนดนซงแนนและแขงเนองจากการจราจร (ณ) Spout

ปรากฏการณซงประกอบดวย ลมบาหมทมกจะรนแรงจะเหนไดโดยการปรากฏของล าเมฆหรอรปกรวยหงายของเมฆ (funnel cloud) (เมฆงวงชาง) ยนออกมาจากฐานเมฆ cumulonimbus การปรากฏของพวยเมฆทประกอบดวยหยดน าซงถกยกขนขากผวหนาน าทะเล หรอฝน , ทราย หรอขยะมลฝอยทถกทงไวเกลอนกลาดกระจยกระจายซงถกยกขนจากพนดน

แกนของเมฆงวงชางเอยงในทางดงหรอบางครงคดเคยวไปมา ไมเปนการแปลกประหลาดอยางใดทเมฆงวงชางอาจรวมกบพวยเมฆ อากาศภายในลมบาหมจะหมนอยางรวดเรว สวนมากมกจะทวนเขมนาฬกาการเคลอนตวหมนอยางรวดเรว อาจตรวจไดจากดานนอกของเมฆงวงชาง และพวยเมฆยงหางออกไป อากาศจะสงบมาก เสนผานศนยกลางของล าเมฆโดยปกตอยมนจ านวนสบของเมตร แตในบางแถบบางครงอาจกวางถงสองสามรอยเมตร บางครงอาจตรวจพบ spouts หลายอนเกดจากเมฆกอนเดยวกน

Spouts มกจะเปนอนตรายอยางมากในทวปอเมรกาเหนอ (tornadoes) ซงอาจจะกอความพนาศไดกวาง ถง ๕ กโลเมตรและยาวเปนหลายรอยกโลเมตร

Spouts ทมก าลงออนพบบอยๆ ใตเมฆ cumulus

๙.๖ Precipitation ทสมพนธกบตระกลเมฆ เมออนภาค ตกลงมาถงสถานตรวจ สามารถจะหาลกษณะของมน ไดวา hydrometeors เหลานนเกยวเนองกบเมฆตระกลใด ซงจะชวยใหผตรวจสามารถทราบไดวาเปนเมฆอะไร ตาราง๙.๑ แสดงรายการอนภาค precipitation ตางๆ และตระกลเมฆเปนตนก าเนด

ตาราง ๙.๑ precipitation ทเกยวเนองกบตระกลเมฆ

HYDROMETEORS CLOUD GENERA As Ns Sc St Cu Pb

Rain + + + + + Drizzle + Snow + + + + Snow pellets + + Snow grains + Ice pellet + + + Ice prisms* +

- 70 -

* ผตรวจพบเครองบนอาจพบ ice prisms อยใตเมฆ Cirrus, Cirrocumulus, Cirrostratus และ Altocumulus

๙.๗ อตรำกำรตกลงมำของหยดเลกๆของน ำ วตถทตกผานอากาศลงมาเนองจากแรงสามแรงดงตอไปน (ก) แรงของความถวง (ข) แรงดนขนเนองจากก าลงลอย (Archimedes Principle) (ค) ความตานทานของอากาศเนองจากการเคลอนท

ในระยะแรกมกจะมอตราเรงเนองจากแรงของความถวงมคามาก กวาผลรวมของอกสองแรง ทดนขน อยางไรกตาม เมอวตถเดนทางลงมาสโลกไดเรวขน ความตานทานของอากาศกยงเพมขน

ผลสดทาย ถาวตถยงไมถงพนดน แรงจะสมดลกนท าใหวตถตกลงมาดวยความเรวคงท ซงเรยกวา terminal velocity

นกกระโดดรมครงแรกทลงมาจะมอตราเรง แตผลสดทายจะลงมาดวยความเรวคงท หลงจากทการรมแลวไมนาน ใบไมทรวงลงมากจะถงพนดวย terminal velocity เชนเดยวกน และในท านองเดยวกนหยดฝนทตกลงมา จงมอตราเรงจนถงความเรวสงสดของการตก แลวตอมาตกลงดวยความเรวคงท

อนภาคของน ายงใหญ terminal velocity กยงมาก ตาราง ๙.๒ จะแสดงผลอนน

ตาราง ๙.๒ terminal velocity of water droplets

Diameter (micron)

terminal velocity (metre/sec)

2 8

100 200 500

1000 2000 5000 5800

.00012

.00192 0.27 0.72 2.06 4.03 6.49 9.09 9.17

-3 -6 (1 µ = 10 mm = 10 m)

๙.๘ กำรเปลยนรปของหยดฝนทตกลงมำ หยดเลกๆ ของน าจะเปลยนรปในขณะทตกผานอากาศ การเปลยนรปจะเพมขนตามขนาด

ของหยด

- 71 -

สาเหตนจะชแจงความจรงทวา rainbows จะเหนไดตอเมอหยดน ามขนาดโตพอควรเทานน รงกนน าเกดจากการกระจายของ รงสทมองเหนไดจาก ดวงอาทตยออกเปนความยาวคลนตางๆ ซงประกอบเปนสของรงกนน า

การกระจายสมพนธกบการหกและการสะทอนภายในของแสงอาทตย ดานในรปทรงกลมของน า อยางไรกตามถาขนาดของหยดน าโตเกนควร รปรางของมนจะไมเปนทรงกลมอกตอไป มนจะเปลยนเปนคอนขางแบนทางเบองลาง และการกระจายจะตรวจไมไดอก

ถงแมวาหยดฝนมรปทรงกลม รงกนน ากอาจไมเกดถาหยดเลกๆ มขนาดเลกเกนไป ถาเสนผาศนยกลางเพยงเทากบความยาวคลนสองสามขนาดของแสงสวางผลจากแสงสวางอนๆ จะปองกนการกอตวของรงกนน า

หยดน าทมขนาดใหญทสด แสดงไวในตาราง ๙.๒ แทนขนาดจ ากดโดยประมาณทใหญทสดของหยดฝน ในทสดการเปลยนรปจะถงขนทหยดน าแตกออกเปนหยดเลกๆ ทเลกยงขน ฉะนนจงมเขตจ ากดทงขนาดและความเรวปลายทางของหยดฝน

การตกลงมาของ hydrometeors สโลกสามารถเกดขนหลงจากเมฆเกดขนในทองฟาแลวเทานน เมฆจะกอตวเมอการเยนตวของไอน าถงขนทมนจะเปลยนเปนหยดเลกๆของของเหลว หรอผลกน าแขงของของแขง

การเยนลงของอากาศชนทจะกอตวเปนเมฆจะกอตวเปนเมฆจะกอใหเกดการเคลอนทในทางดง ในบทตอไปเราจะพจารณากรรมวธทางฟสกสบางประการซงน าไปสการเคลอนทขนขางบนของอากาศ

ปญหำ ๑. จงบอกชอ meteors สชนดซงเปนทสนใจโดยเฉพาะของเจาหนาทอตนยมวทยา ให

ตวอยางมาชนดละ2ตวอยาง ๒. เขยนบนทกยอดงตอไปน

(๑) Intensity of precipitation (๒) Terminal velocity (๓) Virga

๓. จงอธบายลกษณะของ showers และintermittent precipitation ทานจ าแนกความแตกตางไดอยางไร

๔. เปรยบเทยบและชใหเหนความผดแผกในคตอไปนของ hydrometeors (๑) Rain and drizzle (๒) For and mist (๓) Show and hail (๔) Show pellets and glaze (๕) Rime and glaze

- 72 -

๕. ถา precipitation เกดขนเวลากลางคน จงบอกตระกลเมฆซ งท าให เกด hydrometeors ดงตอไปน

(๑) Rain (๒) Snow (๓) Drizzle

- 73 -

บทท ๑๐

THE VERTICAL STABILTY OF THE ATMOSPHERE

การกอตวของเมฆและ precipitation เปนผลสวนใหญจากการเคลอนททางดงในบรรยากาศ บางครงการเคลอนทเหลานมองเหนดวยตาเปลา ขณะทเราเฝามองการกอตวของเมฆในทองฟา บางเวลาการเคลอนททางดงอาจเกดขนไดโดยปราศจากเมฆ การเคลอนททางดงในบรรยากาศโดยปกตมขนาดเลกกวาการเคลอนททางระดบมาก แมกระนนเมอมนแผขยายเปนบรเวณกวางหรอเมอมนกอตวดแลว ผลของมนกมความส าคญมาก ปรากฏการณลมฟาอากาศทเปลยนแปลงเกดขนจากการเคลอนททางดง ลมกระโชกเปนบางแหงทผดปกตและชวงลมสงบอาจเกดขนในชวงเวลาสองสามวนาท การไหลขนและไหลลงของอากาศอยางรนแรงอาจเกดขนตอเนองกนไดเปนเวลาหลายนาทระหวางวนทมพายฟาคะนอง บางครงเกดขนเปนบรเวณกวางแตเคลอนไหวชาลงและอาจอยไดครงละหลายๆวน เนองจากผลของระบบลมฟาอากาศสเกลใหญ การเคลอนทเหลานสมพนธกบ vertical stability ของบรรยากาศและเราจะตองศกษาวามนเกดขนไดอยางไร

๑๐.๑ Adiabatic Process in the Atmosphere Adiabatic Process เกดขนโดยปราศจากการแลกเปลยนความรอนกบสงแวดลอม เชน

การเปลยนในปรมาตรหรอความกดของอนภาคเลกๆ ของแกส อาจเกดขนโดยปราศจากกระแสความรอนเขาไปในหรอออกมาจากอนภาค การเปลยนแปลงความกดบรรยากาศทเกดขนชวคราวสวนมากเปน Adiabatic หรอเกอบจะเปน Adiabatic ดวยเหตผล ๓ ประการ ประการแรก อากาศเปนตวน าความรอนทเลว ประการทสอง การผสมของอนภาคของอากาศกบสงแวดลอมโดยปกตเกดขนชา ๆ ประการทสาม กรรมวธแผรงสท าใหเกดการเปลยนแปลงทนอยมากระหวางชวงทเกดขนชวคราว อนภาคของอากาศทยงไมอมตวอาจขยายตวตาม Adiabatic เมอมนลอยตวขนและเขาไปในแถบความกดอากาศต ากวาทอยเบองบน ในการกระท าเชนนนอากาศจะเยนลงตาม dry adiabatic

lapse rate การเยนลงเนองจากการขยายตวทาง Adiabatic นอยในอตราประมาณ ๑๐ซ ตอกโลเมตร โดยสมมตวาอากาศยงคงไมอมตว ในการทใช dry adiabatic lapse rate (D.A.L.R) กเพราะการเปลยนแปลงอณหภมตาม adiabatic ซงเกดขนในอากาศทยงไมอมตวนน มคาใกลเคยงกบทเกดขนในอากาศแหงมาก อยางไรกตาม เปนเรองส าคญทควรบนทกวาอากาศชน ตองยงไมอมตวถาจะน า dry adiabatic lapse rate มาใช บางครงอากาศชนอาจอมตวไดเนองจากเยนลงจงตองใช adiabatic lapse rate ทแตกตางกน ถาอนภาคของอากาศทอมตวแลวยงคงลอยขนแลวขยายตวตอไป

- 74 -

การเยนลงตาม adiabatic ของอากาศทอมตวแลวน าไปสการกลนตวของไอน าเปนจ านวนมาก และเมฆกเรมกอตวความรอนแฝงจะถกปลอยออก และจะขดขวางการเยนลงตาม adiabatic เนองจากการขยายตวไดบางสวน

ถาอากาศอมตวแลว lapse rate จะนอยกวา dry adiabatic lapse rate อากาศทอมตวแลวจะเยนลงตาม saturated adiabatic lapse rate

คาของ saturated adiabatic lapse rate (S.A.L.R.)ขนอยกบความกดและอณหภม เหตผลทขนอยกบอณหภมกคอ อากาศจะมความชนไดมากขน ถาอณหภมสงขนความรอนแฝงจะถกปลอยออกมากขนท าใหลดอตราการเยนลง ฉะนน จงเปนไมไดทจะกลาวถง saturated adiabatic lapse rate แตเพยงอตราเดยว ตาราง ๑๐.๑ แสดงคาบางคาในความกดและอณหภมทแตกตางกน

ตาราง ๑๐.๑ saturated adiabatic lapse rate

Temperature

(C )

saturated adiabatic lapse rate

(C per kilometer)

Pressure (mb) 1000 500

30 20 10 0

-10 -20

3.6 4.5 5.6 6.9 8.1 8.8

4.2 5.4 6.8 8.4

ในบางตวอยางเราจะตองใชคาของ ๕ C ตอกโลเมตร ส าหรบ saturated adiabatic lapse rate ตารางนเพยงเพอความสะดวกเทานน เพราะวาสภาพทแทจรงตองน ามาพจารณาตามสภาพการณโดยเฉพาะ

๑๐.๒ Environment Lapse Rate ในบทท ๒ เรากลาวดวยเรองการแบงชนทางดงของบรรยากาศโดยถอตามอณหภม การเปลยนแปลงของอณหภมเหลานหมายถงสภาพเฉลยในบรรยากาศ แตละวนในต าบลทใด ๆ การกระจายทางดงของอณหภมตามสงแตกตางจากสภาพเฉลยเหลาน ดวยเหตผลดงนเจาหนาทตรวจอากาศจงปลอยบอลลนซงผกเครอง Radiosonde ขนไป ในบรรยากาศสงๆ โดยวธนจะสามารถหาความกด อณหภม และความชนในชนตางๆ ของบรรยากาศได

- 75 -

ความร เก ยวกบกระจายทางด งของอณหภมช วยใหนก อตนยม วทยาสามารถหา environment lapse rate ทระดบตางๆได environment lapse rate จงเปนอตราของการลดอณหภมตามสง Environment lapse rate (E.L.R.) มคาเปนบวกถาอณหภมลดลงตามสงโดยกลบกน ถาอณหภมเพมขนตามสงตลอดชนของบรรยากาศ environment lapse rate จะมคาเปนลบ และกลาวดวยวา Temperature inversion เกดขน

Environment lapse rate อาจมคามากกวา เทากบหรอนอยกวา dry adiabatic lapse rate ส าหรบอนภาคเลกๆ ของอากาศทยงไมอมตวทเคลอนตวในทางดงผานบรรยากาศ มนอาจจะแตกตางกน saturated adiabatic lapse rate ของอนภาคของอากาศทอมตวแลวในการเคลอนททางดงไดเชนเดยวกน ความแตกตางระหวาง environment lapse rate กบ adiabatic lapse rate ส าหรบอนภาคของอากาศน าไปสเหตการณทส าคญในบรรยากาศ

๑๐.๓ Stability ถาแรงท กระท าบนวสดสมดลกนมนจะหยดน ง และกล าวได ว าอย ใน state of equilibrium วตถในสถานะสมดลแสดงอาการแตกตางกน เมอมนถกท าใหเคลอนทเพยงเลกนอยจากสภาพสมดล บางมแนวโนมทจะเขาหาสภาพเรมตน ในกรณเชนนนถอวาวตถอยใน stable equilibrium บางมแนวโนมทจะเคลอนหางออกไปจากสภาพเรมตน วตถเชนนนไดรบการพจารณาวาอยใน unstable equilibrium กรณสามทอาจเกดขนได วตถอาจมแนวโนมทจะไมกลบไปสสภาพเรมตนและไมเคลอนหางออกไป คงอยในสถานะใหม เชนนเรยกวาเปน neutral equilibrium รปท ๑๐.๑ แสดงแบบตางๆกนสามแบบของสมดลของวตถทรงกลมซงวางอยบนผวพนทมรปรางแตกตางกน

รป 10.1 States of equilibrium

- 76 -

10.4 Parcel Method Stability วธการหนงทจะหาวาการเคลอนททางดงก าลงเกดขน ในบรรยากาศหรอไม อยทการพจารณาการเคลอนททางดงของอนภาคเลกๆ ของอากาศ โดยครงแรกสมมตวาอนภาคอยในสถานะสมดล และแรงทกระท าไดสมดล แลวใหการเคลอนททางดงเลกๆ เคลอนขน ถามนมแนวโนมทจะกลบมายงสภาพเรมตนของมน มนตองอยใน stable equilibrium ในพฤตกรรมเหลาน บรรยากาศกลาวไดวาอยใน Stable บนทกวาใน stable atmosphere การเคลอนททางดง อาจขาดไปหรออยในวงจ ากด เชนการกอตวทางดงของเมฆอยในวงจ ากดในแถบ stable ของบรรยากาศ ในบางสถานะ unstable atmosphere เกดขน มนจะเกดขนถาอนภาคเลก ๆ ของอากาศยงลอยตวขนไปหลงจากไดรบการเคลอนทขนเพยงเลกนอย การเคลอนทในทางดงและใน unstable atmosphere ถาอากาศอมตวเมฆจะแผออกไปในระดบสงมาก หนทางทสามกคอ neutral atmosphere ไมมแนวโนมส าหรบอากาศทจะเคลอนขนหรอลงจากต าแหนงใหมของมน ในแตละกรณของสามกรณเหลานทศทางของการเคลอนททางดงของอนภาคเคลอนทของอากาศจะขนอยกบอณหภมของมนสงกวาหรอต ากวาสงแวดลอมคออากาศทอยลอมรอบหรอไม ฉะนนบรรยากาศ stable, unstable หรอ neutral ขนอยกบการเปลยนแปลงของอณหภมทเกดขนตามสง เราจะตองพจารณาสถานะส าหรบอากาศทยงไมอมตว และทอมตวแลวทละคราว

๑๐.๕ กำรเคลอนททำงดงทยงไมอมตว เรามาพจารณา สวนของบรรยากาศซงความชนสมพนธอยต ากวา ๑๐๐% มากๆ และดงนน

อากาศจงยงไมอมตว สมมตวาอณหภมผวพนเปน ๒๐ ซ เรามาพจารณา environment lapse rate ทแตกตางกนสามอตรา

(ก) สมมตวา Environment lapse rate (E.L.R.) เปน 8 ซ ตอกโลเมตร รป ๑๐ .๒ แสดง การกระจายของอณหภมถงความสง 3 กโลเมตร เหนอผวโลก

รป ๑๐ .๒ A Stable atmosphere for Unsaturated Air

พจารณาอนภาคของบรรยากาศในสถานะสมดลใกลผวโลก parcel temperature เปน

๒๐ ซ เทากบอณหภมสงแวดลอม

- 77 -

สมมตวามนเคลอนทถงความสง ๑ กโลเมตร ถามนขยายตวและเยนลงตาม adiabatic การ

เยนลงจะเปนอตราประมาณ ๑๐ ซ ตอกโลเมตร คอท Dry adiabatic lapse rate (D.A.L.R.) ถาทานดรป ๑๐.๒ อกครง ทานจะสงเกตเหนวา ณ ความสง ๑ กโลเมตร อณหภมอนภาค

เปน ๑๐ ซ ขณะทอณหภมสงแวดลอมเปน ๑๒ ซ ฉะนนอนภาคจงเยนกวาอากาศทอยแวดลอมอย

๒ ซ ถามนมความหนาแนนมากกวาสงแวดลอมทระดบนน อนภาคของอากาศจะจมลงไปอย ณ

ต าบลทเรมตน ระหวางการจมมนจะถกบบ และสมมตวาเกดขนตาม adiabatic อณหภมของมนจะ

ขน ๑๐ ซ เพอจะถงคาเรมตนท ๒๐ ซ ระหวางเหตการณขางบน อนภาคของอากาศเคลอนขนจากต าบลทสมดลของมน แลว

กลบมาหาต าบลทเรมตนของมน และดงนนมนจะตองอยใน stable equilibrium ฉะนน stable atmosphere จงเกดขนในสถานะขางบน จงสงเกตวา environment

lapse rate เปน ๘ ซ ตอกโลเมตร ซงตางจากอตราของการเยนลงของอนภาคของอากาศซงเปน

๑๐ ซ ตอกโลเมตร คอท Dry adiabatic lapse rate (D.A.L.R.) ส าหรบ stable atmosphere

E.L.R < D.A.L.R ---------------- (๑๐.๑) ถาอนภาคของอากาศยงคงไมอมตว

(ข) สมมตวา environment lapse rate เปน ๑๑ ซ ตอกโลเมตร รป ๑๐.๓ แสดงการ กระจายของอณหภมไปยงความสง ๓ กโลเมตร เหนอผวโลก

รป ๑๐.๓ An Unstable atmosphere for Unsaturated Air

ในกรณน อนภาคของอากาศจะถงระดบ ๑ กโลเมตรทอณหภม ๑๐ ซ อกครงหนง อยางไรกตามมนยงอนกวาสงทอยลอมรอบอย ๑ ซ เพราะวาอณหภมสงแวดลอมท ๑ กโลเมตรเพยง ๙ ซ เปนผลท าใหมนมความหนาแนนนอยกวาอากาศทอยลอมรอบและจะถกดนใหลอยขนไปอกเรอยๆ ฉะนนจงเปนกรณ Unstable equilibrium ฉะนน Unstable atmosphere จงเกดขนในสถานะน

- 78 -

จงสงเกตวาส าหรบ Unstable atmosphere E.L.R > D.A.L.R---------------- (๑๐.๒)

ถาอนภาคของอากาศยงคงไมอมตว (ค) สมมตวา environment lapse rate เปน 10 ซ ตอกโลเมตร รป 10.4 แสดงสถานะ

ซง environment lapse rate เปน 10 ซ ตอกโลเมตรคอเทากบ D.A.L.R. ในกรณน อนภาคเคลอนทของอากาศท 1 กโลเมตรจะอยทอณหภมเดยวกบสงแวดลอม ฉะนนจงมแนวโนมทจะคงอยในต าแหนงใหม neutral atmosphere จงเกดขนภายใตสภาพเหลาน

รป 10.4 A Neutral Atmosphere for Unsaturated Air

ส าหรบ neutral atmosphere E.L.R = D.A.L.R. ------------------- (10.3)

ถาอนภาคของอากาศยงคงไมอมตว ในการอภปรายขางบน เราพดถงเฉพาะการเคลอนขนในทางดง คอ ลอยขนเทานน ในมมบน

ของแตละไดอะแกรม ทานจะสงเกตเหนวา การเปลยนแปลงอณหภมซงเกดขนระหวางการเคลอนลงทางดงจาก 3 กโลเมตร มายง 2 กโลเมตร คอจมลง

ระหวางการจมลง อนภาคของอากาศจะอนขนตาม dry adiabatic lapse rate ทาน จะตองตรวจสอบดวยตวของทานเองวาเหตการณตอไปนเกดขน

ถา E.L.R.<D.A.L.R. อนภาคจะกลบไปทระดบ 3 กโลเมตร (Stable Atmosphere) E.L.R.>D.A.L.R. อนภาคจะจมลงตอไป (Unstable Atmosphere) E.L.R.=D.A.L.R. อนภาคจะคงอยท 2 กโลเมตร (Neutral Atmosphere)

10.6 กำรเคลอนททำงดงของอำกำศอมตว ถาอนภาคของอากาศอมตวแลว การปลอยออกของความรอนแฝงจะลดอตราของการเยนลงเมอมนขยายตวตาม adiabatic ฉะนนเราจะใช saturated adiabatic lapse rate (S.A.L.R.) ทเหมาะสมแทน dry adiabatic lapse rate

คาของ saturated adiabatic lapse rate เปลยนตามอณหภมและความกด แตทานอาจสมมตวามนมคา ๕ ซ ตอกโลเมตร ในแบบฝกหดนทดลองดวยของทานเองวาอะไรจะเกดขนเมออณหภมผวพนเปน ๒๐ ซ และ environment lapse rate (E.L.R.) เปน ๔ ซ /กโลเมตร

- 79 -

ครงแรกใหอนภาคเคลอนททางดง จากผวพนถงความสง ๑ กโลเมตร และศกษาผลทเกดขน ตอมาหาวาอะไรจะเกดขนแกอนภาคของอากาศทอมตวแลว ถามนถกดนใหจมจาก ๓ กโลเมตรถงระดบ ๒ กโลเมตร ซ าแบบฝกหดส าหรบ E.L.R. = ๘ ซ /กโลเมตร และ E.L.R. = ๕ ซ /กโลเมตร แลวทานจะตองสามารถสรางความสมพนธดงตอไปน Stable atmosphere : E.L.R. < S.A.L.R. unstable atmosphere : E.L.R. > S.A.L.R. Neutral atmosphere : E.L.R. = S.A.L.R. (ส าหรบอนภาคทอมตวแลวของอากาศ)

๑๐.๗ Conditional Instability ถาทานพจารณาสถานะซง environment lapse rate เปน ๘ ซ.ตอกโลเมตร ทานจะ

สงเกตวา E.L.R. < D.A.L.R. แต E.L.R. > S.A.L.R.

ฉะนนบรรยากาศจง stable ส าหรบอนภาคมไมยงอมตวของอากาศ โดยกลบกนมนจะ unstable ถามนอมตวแลว สภาพเชนนเรยกวา conditional instability มนอาจเกดขนส าหรบ environment lapse rate เชนน S.A.L.R. < E.L.R. < D.A.L.R.

๑๐.๘ Summary of Vertical Stability ความรใน Stability ของอนภาคของอากาศทหยดนงเปนการบอกทเปนประโยชนของสงทอาจเกดขนในการเคลอนททางดง เพราะวาอนภาคถกสมมตใหอยกบทในชนแรก ความเขาใจนมกจะหมายถง static stability ในหวขอกอนนเราไดสมมตวาอนภาคของอากาศถกก าหนดใหเคลอนททางดงเพยงเลกนอย แลวมนเคลอนเขาไปในแถบทมความกดตางกนและปรมาตรของมนเปลยนแปลง แลวเราสมมตวาไมมความรอนเพมเขาหรอออกจากอนภาคของอากาศคอมนขยายตวหรอหดตวภายใตสภาพ adiabatic ในการศกษากรรมวธบรรยากาศ สวนมากส าหรบชวงเวลาประมาณหนงวน , เปนสมมตฐานทมเหตผลวามนเปน adiabatic ดวยเหตผลสองประการ

(ก) อากาศเปนตวน าความรอนทเลว (ข) การผสมของอนภาคกบสงทอยลอมรอบเปนไปไดชา อยางไรกตาม ในบางสถานการณผสมของอากาศกบสงทอยลอมรอบอาจส าคญ ยกตวอยาง

ระหวางการกอตวของเมฆ cumuliform เชน cumulonimbus อากาศทอยลอมรอบอาจถกดดเขา

- 80 -

ไปในแถบของอากาศทก าลงลอยตวขน เรยกวา entrainment และการผสมของอากาศจะเกดขนระหวางกรรมวธน นกอตนยมวทยาใชวธการพเศษของการศกษา stability ของบรรยากาศในแถบซ ง entrainment มความส าคญ ไมแตเพยงท าใหการถายเทความรอนเกดขนเทานน แตยงท าใหมการเปลยนความจความชนของอากาศในทางทอาจสงขนได เขายงยอมรบเอาการเปลยนแปลงอยาง non-adiabatic ของอณหภม ถาเขาตองการทจะคาดคะเนการเคลอนทในแนวดงส าหรบชวงเวลาทนานกวายสบส ชวโมง กรรมวธ non-adiabatic รวมเอาการไดรบหรอการสญเสยความรอนโดยการแผรงสเขาดวยกน

โดยทวไปอยางไรกตาม ทานจะพบวาวธการอนภาคของการหา static stability จะจดเตรยมค าแนะน าทเปนประโยชนตอสงทอาจเกดขนของการเคลอนททางดง จะเปนประโยชนมากทสดระหวางชวงเวลาสน ซงตดตามการสนสดของ environment lapse rate จากการตรวจ radiosonde

เราไดบนทกวาคณสมบตสองประการ หา stability ของบรรยากาศ ไดอยางกวางขวางระหวางกรรมวธชวคราว

(ก) การเปลยนอณหภมตามสงในสงแวดลอม environment lapse rate (E.L.R.) (ข) การเปลยนอณหภมตามสงของอนภาคของอากาศขณะทลอยขน หรอจมลง ในกรณ (ข) เราใช dry aticadiac lapse rate (D.A.L.R.) ถาอนภาคของอากาศยงไมอมตว

ถาอากาศอมตวแลวกจ าเปนตองใช saturated adiabatic lapse rate (S.A.L.R.) ตามทเหมาะสม ฉะนนเรำอำจสรปสงทอำจเกดขนไดตอไปน (ก) ถา E.L.R. < D.A.L.R. บรรยากาศจะ stable ตลอดไป (ข) ถา S.A.L.R. < E.L.R. < D.A.L.R. บรรยากาศจะ stable ส าหรบอากาศทยงไม

อมตว แต unstable ส าหรบอากาศทอมตว คอ conditional instability เกดขน

(ค) ถา E.L.R. > D.A.L.R. บรรยากาศจะ unstable ตลอดไป ในกรณ E.L.R. = S.A.L.R. หรอ D.A.L.R. neutral stabilityจะเกดขน

๑๐. ๙ Lifting condensation Level เรามาพจารณาอนภาคเลกๆ ของอากาศทยงไมอมตวซงถกดนในบรรยากาศ ขณะทมนลอย

ขนมนจะเยนลงตาม Dry adiabatic lapse rate (D.A.L.R.) ถาการเคลอนทยงด าเนนตอไปอนภาคจะเยนลงถงขนซงมนอมตว

การเยนลงตอไปอกจะเปนเหตใหการกลนตว (คอการกอตวของเมฆ) เรมขน ระดบนเรยกวา lifting condensation level

ถาเราศกษาการเคลอนทของอนภาคของอากาศทอยเหนอ lifting condensation level เราตองพจารณาวามนเยนลงดวยอตราทชาลง เนองจากความจรงทวาการปลอยออกความรอนแฝง

- 81 -

ขดขวางการเยนลงตาม adiabatic ลงบางสวน แลวเราเปรยบเทยบ saturated adiabatic lapse rate (S.A.L.R.) กบ environment lapse rate (E.L.R.) ซงหาไดจากการตรวจ rediosonde

10.10 Atmospheric Turbulence ถาทานตรวจสอบการลากเสนของ anemograph ทานจะสงเกตเหนวาลมผวพนมกจะประสบการแกวงไกวทรวดเรวและผดปกตทงความเรวและทศทาง การแกวงไกวเหลานแสดงวากระแสอากาศปนปวนตาม eddies เปนอนมากทเกดขนในแถบใกลผวโลก เปนการยากทจะหาโครงสรางทแทจรงของ eddies เหลาน แตมนผดปกตมากโดยเฉพาะแกนการหมนของมนอาจเอยงทางหนงทางใด Degree of turbulence ไดถกพบวาขนอยกบจ านวนของปจจย เชน ความเรวลม ความขรขระของผวพน environment lapse rate และอนๆ นกอตนยมวทยามกจ าแนก turbulence ออกเปนสองชนด

(ก) Thermal turbulence (ข) Mechanical turbulence Thermal turbulence เปนผลจากกระแสการพาความรอนในทางดงทเกดขนโดยการรบ

ความรอนทผวพน การรบความรอนนอาจเปนผลจาก insolation บนแผนดน บางครงมนยงเกดขนเมอมวลเยนของอากาศเคลอนผานเหนอแผนดนหรอผวหนาน าทะเลทรอนกวาดวย

ขณะทอณหภมสงขนใกลผวโลก environment lapse rate จะเพมขน ผลสดทายอากาศจะ unstable และกระแสการพาความรอนในทางดงจะเปนสวนของโครงสรางแหงความปนปวน

ใน convective clouds โดยเฉพาะใน thunderstorms ความรอนแฝงจะถกปลอยออกทระดบความสงของเมฆ และพลงงานนกระท าใหเกด updrafts และ downdrafts แทนการเคลอนไหวแบบ eddy ทใหญโต เหลานจะท าให eddies เปนจ านวนมากทยอยกนเกดในขนาดทแตกตางกน

Thermal turbulence หรอ convection ไมน าไปสการกอตวของเมฆเสมอไปในแถบทรอนและแหงแลงความชนของบรรยากาศต าเกนไปทการกลนตวจะเกดขนกระนน turbulence กอาจมมากในแถบเหลาน เครองบนไดรบความกระทบกระเทอนแมจาก turbulence ซงเราเรยกวา “bumpiness” ในบางทองทผลของ turbulence จะสงเกตเหนไดถาพายฝนกอตวขน

ชนดส าคญอนๆของ turbulence เรยกวา mechanical turbulence หรอเรยกวา frictional turbulence แผเปนบรเวณกวางเนองจากความขรขระของผวโลก turbulence จะแรงขนโดยกระแสของอากาศเหนออาคาร, ตนไม, ภเขา และอนๆ และยงเกดขนไดโดย wind shear

ของไหลทสมผสกบขอบเขตทอยกบทถอวาตวมนหยดนง อยางไรกตามทวทง friction layer ความเรวเฉลยเพมขนตามระยะทางจากขอบเขต จนกระทงถงทางลมอสระทไมถกตานทาน smooth or laminar flow เกดขนถาความเรวของทางลมอสระต าเพยงพอ ส าหรบของไหลทก าหนดและชนดของขอบเขต

- 82 -

อยางไรกตาม เมอความเรวอสระเกนขดจ ากด กระแสกจะลมเหลวเปน turbulence motion eddies กจะเกดขนใกลขอบเขตและพดออกไปในทางลม friction layer จะลกมากขนใน turbulence flow ยงกวาใน laminar flow

Eddies ทเกดจาก mechanical turbulence อาจหมนรอบแกนไดทกทศทาง มแนวโนมทจะกอตวงายกวาถาความเรวลมสง หรอถา environment lapse rate ใหญ

Mechanical turbulence มแนวโนมทจะต าลงเหนอทะเลเปดหรอพนดนทเรยบ สภาพลมออนหรอลมสงบ และ stable atmosphere จะชกน าให mechanical turbulence ลดลง

รปทรนแรงมากของ turbulence อาจเกดขนในอากาศโปรงทระดบสงในบรรยากาศ เรยกวา clear air turbulence มนมกจะเปนอนตรายตอเครองบนทบนในแถบเหลาน

ผลของชนดตางๆของ turbulence ในบรรยากาศจะถกอภปรายในรายละเอยดมากยงขนในขนตอไป

10.11 Temperature Inversion อณหภมสงแวดลอมมกจะลดลงตามสงใน troposphere อยางไรกตาม บางครงอณหภมเพมขนตามสง ซงเรยกวา temperature inversion หรอเรยกงายๆวา inversion บางครง inversion อาจเกดจากระดบพนดนขนไป ซงเรยกวา surface inversion บางโอกาส inversion เกดขนในชนซงอยเหนอผวโลก เรยกวา upper inversion รป 10.5 แสดงภาพผลทเกดขนทงสองอนเหลาน จด A เปนฐานของ inversion และจด B แทนยอด ในกรณของ surface inversion ฐานอยทระดบพนดน

รป 10.5 Surface and Upper inversion

(a) SURFACE INVERSION (b) UPPER INVERSION Temperature inversion อาจเกดขนไดหลายวธ กรรมวธสอยางตอไปนถอวาส าคญ

(ก) Radiation (ข) Turbulence (ค) Subsidence (ง) Frontal Development

- 83 -

10.12 Radiation Inversions Radiation inversion อาจกอใหเกด surface inversion ในเวลากลางคนผวโลกเยนลงโดยการแผรงส ถาการเยนลงตอเนองกนนานพอ อากาศใกลผวโลกจะเยนลงกวาบรรยากาศทอยเหนอขนไป surface inversion กจะกอตวขนใกลพนดน (ดรป 10.5 (a)) ดวยลมสงบหรอลมออนมาก การเยนลงของอากาศจะแผขนไปขางบนตลอดความสงเพยงเลกนอยเรยกวา shallow inversion อณหภมทผวพนอาจจะต ามากและ shallow surface inversion อาจจะเดนชด ซงเรยกวา strong inversion ในคนทปราศจากเมฆและมลมเลกนอย radiation inversions จะเกดขน หมอกตอนเชาตร (radiation fogs) อาจกอตวขน ถาอากาศประกอบดวยความชนเพยงพอ ในบางสถานะ frosts อาจเกดขน ในกรณเหลาน อากาศมความชนนอยและ radiation อาจเกดขนเรวกวา ฉะนนอณหภมผวพนทต ากวาจงเกดขน โดยเฉพาะในแถบทอยในแผนดนหลงจากคนฤดหนาวทปราศจากเมฆอนยาวนาน Radiation เกดจากยอดของเมฆในเวลากลางคนดวย ในวธน radiation inversion อาจกอตวในบรรยากาศเหนอผวโลกมากๆ

10.13 Turbulence inversions Turbulence มกจะมสวนชวยในการกอตวของ inversions ถาเกดตอเนองกนนานพอ การผสมททวถงของบรรยากาศจะเกดขนในชนซงม turbulence

ดงนน mechanical turbulence อาจจะเปนเหตใหอากาศเยนทระดบต าสดของ surface inversion ถกพาขนไปขางบน การเยนลงทเกดขนโดยการเยนลงเนองจากการแผรงสอาจแผไปทวชนทหนาของบรรยากาศ ฉะนนยอดของ inversion จงเกดขนทระดบสงมากกวา อกประการหนง ถาลมแรงขน turbulence อาจจะแรงขน การผสมจะเปนเหตใหอากาศทเยนกวาแผกวางไปทวชนทหนากวาไดมาก เปนผลใหมการต าลงเลกนอยของอณหภม และ inversion กไมเกดขน แสดงใหเหนวาก าลงของลมและ turbulence ทเปนผลเนองมาตองอยระหวางเขตจ ากด ถา surface inversion ทลกเกดขน บางครง turbulence อาจกอใหเกด upper inversion ใน turbulence layers อากาศถกน าลงมาและไดรบความรอนโดยการบบทาง adiabatic ในเวลาเดยวกน อากาศจากระดบต ากวาไดถกยกตวขนและเยนลงเปนผลจากการขยายตวตาม adiabatic

หลงจากเวลาใดเวลาหนง อากาศทงหมดใน turbulence layer จะไดรบการขยายตวและบบตวตาม adiabatic ในกรรมวธการผสม adiabatic lapse rate จะกอตวขนภายในชน อากาศทกนจะอนกวาเดม ขณะทอากาศทยอดจะเยนลง เหนอ turbulence layer อณหภมจะไมไดรบความกระทบกระเทอนจากการเยนลงตาม adiabatic เปนผลให turbulence inversion กอตวขน รป 10.6 แสดงภาพการเปลยนแปลงเหลาน เสนประแสดงการกระจายอณหภม

- 84 -

รป 10.6 Development of a Turbulence Inversion

๑0.๑๔ Subsidence Inversion ในบางแถบของบรรยากาศ ชนทงหมดของอากาศทมความหนาหลายรอยเมตรอาจจมหรอทรดลง กรรมวธนอาจเกดขนเหนอพนทกวาง และเรยกวา subsidence ผลอนนสมพนธกบ horizontal mass convergence and divergence ซงไดอภปรายไวในหวขอ ๗.๑๔ convergence มกจะเกดขนใน upper troposphere ในเวลาเดยวกบท divergcnce เกดขนทใกลผวโลก รป ๑0.๗ แสดงใหเหนวา subsidence เปนผลจากกรรมวธเหลานไดอยางไร

รป 10.7 Subsidence Associated with Convergence and Divergence

ขณะทอากาศเปนอนมากไหลออกไปใกลผวโลก มนจะถกแทนทโดยอากาศอนซงจมลงมาจากเบองบน ความเรวทางดงทลงมาจะมากทสดทประมาณตอนกลางของ troposphere ทระดบสงกวาทอยใต tropopause อากาศจะไหลเขามากอนทมนจะไหลลงไปยงระดบทต ากวา ขณะทอากาศแผออกไปใกลผวโลก ความหนาของชนบรรยากาศทจมลงจะลดลง ในกรณยอดของชนจะจมลงมากกวาฐาน อากาศทจมลงจะอนขนเนองจากความจรงทวามนไดรบการบบตวตาม adiabatic ขณะทมนถงแถบทมความกดสงกวาใกลผวโลก ถายอดของชนจมลงมากกวาฐานมนจะอนมากกวาฐาน ถายอดของชนทจมลงถงอณหภมสงกวาฐานของมน subsidence inveraion จะกอตวขน Subsidence สมพนธกบบรเวณความกดอากาศสง (anticyclones) convergence เบองบนอาจเปนเหตใหความกดสงขนใกลผวโลก divergence ระดบต าอาจเกดขนในชนแรกขณะท

- 85 -

pressure gradient force ขบอากาศออกไป อยางไรกตาม Coriolis foece จะคอยๆเพมขนตามความเรวลม และมแนวโนมทจะสมดลกบ pressure gradient force อยางไรกตาม อากาศไมไหลรอบ isobars อยางแทจรง friction force ท าใหอากาศไหลตด isobar ออกไป และชวยใหม divergence ในระดบต า

๑0.๑๕ Frontal Inversions Fronts อาจเกดขนระหวาง air masses ทมความหนาแนนและอณหภมตางกนได ถาอากาศ

อนถกดนใหลอยขนเหนออากาศเยนในบรเวณ frontal zone สภาพทจ าเปนส าหรบการกอตวของ inversion กจะปรากฏ เรยกวา frontal inversion Fronts และ frontal inversions จะถกน ามาอภปรายในรายละเอยดมากยงขนในขนตอไป อยางไรกตาม จะตองกลาววานอกจากการสงขนของอณหภมแลว บางครงยงมการเพมขนในความจไอน าท frontal inversion ดวย ในวธนมนอาจแตกตางจากแบบอนของ inversions ซงการลดลงอยางรวดเรวในความจความชนมกจะตามมากบการสงขนของอณหภม

๑0.๑๖ Effects of Inversions Stability ของอากาศใน inversion ใหญมาก ฉะนนการเคลอนไหวทางดงจงถกขดขวางและมแนวโนมทสญสนอยางรวดเรว ความคงอยของ inversion มกจะแสดงโดยยอดของเมฆซงถกปองกนจากการแผออกไปขางบน ฉะนนยอดของมนจงแผออกภายใตฐานของ invesion layer ท านองเดยวกบ haze จะเกดขนจาก smoke หรอ dust มกจะจ ากดขอบเขตอยต ากวา temperature inversion ผลทางแสงสวางกสมพนธกบ inversion การหกหรอการเลยวของแสงสวางขนอยกบอณหภมและความจน าของอากาศ ในบรเวณของ temperature inversion การหกอาจผดปกต mirages จะเกดขนเมอล าแสงเลยว ขณะทมนเดนทางลงมาจากชนทอนของอากาศยงอกชนหนงทเยนกวาขางลาง การถายทอดคลนวทยของความยาวคลนทนอยกวา ๑0 เมตร กไดรบความกระทบกระเทอนโดยการเปลยนแปลงในอณหภมและความจ ไอน าของชนตางกนของอากาศเชนเดยวกน temperature inversions และความแตกตางทสมพนธกนในความหนาแนนของชนตางๆของอากาศนบวามความส าคญเปนพเศษ เนองจากผลของมนบนทางเดนของคลนวทยทสนกวาซ งใชในการถายทอด microwave และใน radar

๑0.๑๗ Super-adiabatic Lapse Rates Lapse rates ทใหญกวา dry adiabatic เรยกวา super-adiabatic บรรยากาศเปน unstable และกระแสทางดงมกจะเกดขน เหลานผสมอากาศและเกลยกระจายความรอน จนกระทง environment lapse rate เทากบ dry adiabatic lapse rate

- 86 -

Super adiabatic Lapse Rates บางครงพบภายในชนซงยดขนไปจากพนดนสองสามเมตร สถานะนอาจเกดขนเมอพนดนอยกลางแจงรบแสงแดดอนแรงกลา และมสภาพลมออน หรอลมสงบอยเปนประจ า

๑0.๑๘ Convection Condensation Level Environment lapse rate ใกลผวโลกประสบการเปลยนแปลงระหวางเวลากลางวนกบเวลากลางคน เราไดหาการเปลยนแปลงซงน าไปสการเกด temperature inversion ไวแลว ผลอน ๆ ทเกดขนเนองจาก solar radiation ใหความรอนแกผวโลกขณะทกลางวนลวงไป ความรอนนจะถายเทจากพนดนไปยงชนทต ากวาของบรรยากาศ ความลกของอากาศทไดรบความรอนแสดงโดยความหนาของชนซง environment lapse rate เทากบ dry adiabatic lapser rate รป ๑0.๘ แสดงวาการกระจายของอณหภมเปลยนแปลงไดอยางไร ขณะท dry adiabatic lapser rate ถกสรางขนผานชนทลกและลกยงขน

รป 10.8 Convection Condensation Level

ขณะทอณหภมสงขนระหวางเวลากลางวน ผลสดทายจะมาถงขนเมอ dry adiabatic lapser rate ยดขนไปถงระดบซง condensation เกดขน แสดงโดยจด A ในรป ๑0.๘ เรยกวา convection condensation level อณหภมทผวพนเรยกวา condensation temperature เมออณหภมผวพนถง condensation temperature และ dry adiabatic lapser rate ยดขนไปถง condensation level เมฆ Cumulus จะกอตวขน ฐานของมนจะเกดขนทประมาณระดบน เราศกษา static stability ของบรรยากาศและความสมพนธของมนตอการเคลอนททางดง น าไปสการทะยอยกอตวของเมฆ ถาการเคลอนทคงด าเนนตอไปจนกระทงการกลนตวของไอน าเกดขน ในบทตอไป เราจะตองหากรรมวธทางฟสกสของการกอตวของเมฆในรายละเอยดมากยงขน นอกจากนเราศกษาปจจยตาง ๆ ซงน าไปสการแยกกระจดกระจายของเมฆดวย

ปญหำ

๑. Adiabatic process คออะไร? ท าไมการเปลยนแปลงความกดบรรยากาศชวคราวเปนอนมากจงเปน adiabatic หรอใกลเคยงกบ adiabatic?

- 87 -

๒. Dry adiabstic lapse rate หมายความวาอะไร? ภายใตพฤตการณอะไรทจะสามารถน าไปใชกบอากาศชน? ถาตวอยางของอากาศทผวโลกมอณหภม ๒0 ซ ลอยขนในทางดง ๓ กโลเมตร และเยนลงตาม D.A.L.R. อณหภมโดยประมาณทระดบใหมจะเปนเทาใด

๓. Saturated adiabatic lapse rate หมายความวาอยางไร? ท าไม S.A.L.R. จงแตกตางจาก D.A.L.R. ท าไมคาของ S.A.L.R. จงเปลยนตามอณหภม?

๔. เขยนบนทกยอดงตอไปน (๑) Environment lapse rate (๒) Unstable atmosphere (๓) Surface inversion (๔) Subsidence (๕) Super-adiabatic lapse rate

๕. เขยนขอความสนๆ เรอง atmospheric turbulence ใหขอแตกตางระหวาง thermal turbulence กบ mechanical turbulence

๖. อธบายวธซงแบบของtemperature inversions ตอไปนเกดขน (๑) Radiation inversion (๒) Turbulence inversion (๓) Subsidence inversion (๔) Frontal inversion

๗. จงอภปรายการเปลยนแปลงอณหภมซงเกดขนเมออนภาคของอากาศทยงไมอมตวเคลอนทไปเลกนอย (๑) ขนไปทางดง (๒) ลงมาทางดง จงอธบาย การเคลอนทท เปนผลเนองมาจากอนภาคของอากาศอย ใน stable

atmosphere ๘. จงอธบายความหมายของถอยค าตอไปน

(๑) Lifting condensatiou level (๒) Convective condensation level

- 88 -

บทท ๑๑

CLOUD FORMATION AND DISPESAL

แมวาน าจะมอยเกอบทวทกแหงใน troposphere กตามกมกจะอยในรปของไอน าซงมองไมเหน ตอเมอเมฆปรากฏจงมหลกฐานใหเหนวามน าอยในบรรยากาศ มหลายกรณทแสดงใหทราบถงการเปลยนแปลงของลมฟาอากาศตอไปขางหนา การผสมของอากาศแหงกบไอน าเปนอากาศชน เมฆสวนมากจะกอตวขนโดยการเยนลงของอากาศชน เพราะฉะนนกรรมวธในบรรยากาศซงท าใหเกดการเยนลดของอากาศ จงอาจเปนผลท าใหเกดการกอตวของเมฆ ในบทน เราจะศกษาในชนแรกถงชนแรกถงวธตางๆซงเมฆกอตวขนไดในบรรยากาศ ตอไปเราจะหาวาอะไรจะเกดขนเมอกรรมวธเหลานสดสนไป และเมฆเรมแตกกระจดกระจาย

๑๑.๑ Condensation, Freezing and Deposition ในบทท ๖ เราไดพดถงกรรมวธทไอน าอาจเปลยนแปลงเปนหยดเลกของน าซงเปนของเหลวหรอเปนผนกน าแขงซงเปนของแขง เมออากาศชนเยนลงต ากวาจดน าคาง water droplets จะกลนตวบน condensation nuclei ซงมอยในอากาศ ในบางกรณ nuclei เหลานมความผกพนเปนพเศษกบน าซงเราเรยกวา hygroscopic (ความสามารถทจะเรงการกลนตวของไอน า) อนภาคเกลอจาก spray ทมาจากทะเลกอยในประเภทนและ condensation อาจเกดขนไดกอนทความชนสมพนธจะถง ๑00%

เมอ water droplets ในบรรยากาศเยนลงต ากวา 0 ซ มนไมจ าเปนตองแขงตว ในสภาพเชนนนเราเรยกวา supercooled cloud droplets สามารถเกดขนไดใน supercooled state ซงอณหภมลดลงไดถง -๒0 ซ บางโอกาส supercooled cloud droplets อาจเกดขนไดทอณหภมต าสดถง –๓๕ ซ

การทดลองในหองทดลองไดแสดงใหเหนวา small droplets อาจเยนลงไดถงอณหภมประมาณ -๔0 ซ กอนทจะเกดการแขงตว อยางไรกตาม ไดพบวาน าทสมผสกบวตถแขงภายนอกหรออนภาคทลอยอยชนเลกๆ จะแขงตวทอณหภมสงกวามาก

ในบรรยากาศชนดของนภาคทลอยอยอาจกระท าหนาทเชนเดยวกบ nuclei ในกรรมวธการแขงตว อนภาคซงเรมตนความเจรญเตบโตของผลกน าแขงโดยการแขงตวของ supercooled water ดวยตวของมนเองเรยกวา freezing nucleus

ไอน าอาจเปลยนแปลงโดยตรงเปนของแขงโดยไมจ าตองผานสถานะของเหลว กรรมวธนเรยกวา deposition บางครงเรยกวา sublimation แตชอนโดยแทจรงหมายถงกรรมวธทกลบกน ซงหมายถงการเปลยนแปลงโดยตรงจากน าแขงเปนไอน าเกดขน

อนภาคใด ๆ ซงผลกน าแขงเจรญเตบโตโดยกรรมวธของ deposition เรยกวา sublimation nucleus การทดลองเปนอนมากถกชกน าใหหาวาอนภาคจะกระท าหนาทเชนเดยวกบ freezing

- 89 -

nuclei หรอ sublimation nuclei ไมเคยพสจนใหเหนวา sublimation nuclei แตกตางจาก freezing nuclei ทอยในบรรยากาศ

ฉะนน ในอตนยมวทยาจงมกจะใชค าวา freezing nuclei เมอหมายถง nuclei ทท าใหเกดน าแขง ผาบางของน าครงแรกเกดขนบนผวของ nucleus และแลวกแขง อยางไรกตาม ฝาบางมากจนยากทจะตรวจพบ droplets เปนผลใหผลกน าแขงเกดขนเหมอนกบมาจากไอน า

Ice-forming nuclei จงหมายถง ice nuclei ความจรงทวา water droplets เกดขนบอยๆ ในเมฆทอณหภมต ากวา 0 ซ แสดงวา ice nuclei เกดไดยากกวา condensation nuclei nuclei ซงเปนเหตในการกอตวของผลกน าแขงในเมฆทอณหภมสงกวา -๔0 ซ ไมไดเปนอนภาคเดยวกนกบอนภาคทเปนตนเหต ใหมการกลนตวของไอน าเปน cloud droplets

สวนใหญของ freezing nuclei ในบรรยากาศนาจะเกดทผวโลก เชน อนภาคดนทถกลมเปา สารประกอบดนเหนยวดเหมอนจะส าคญทสด และคลายกบวาการผสมโดยการปนปวนของลมสามารถท าใหมนกระจดกระจายขนไปไดถงระดบสงมาก

๑๑.๒ Genteal Causes of Cloud Formation เมฆสวนมากเกดขนเมออากาศชนเคลอนตวขนเบองบน ในกรณเชนนนมกจะเยนลง โดยผลของการขยายตวซงเกดขนทความกดอากาศต ากวาในบรรยากาศทอยเหนอกวา ไอน าบางสวนกจะกลนตวเกดเปนเมฆ ในบทท ๘ เราไดพดถงลกษณะของตระกลเมฆ รปรางและแบบของเมฆเหลานแสดงใหเหนไดอยางชดเจน อากาศทลอยขนจะเปนผบนดาล แบบตางๆของการเคลอนททางดงทน าไปสการเกดเมฆมดงตอไปน

(ก) Mechanical turbulence (or frictional turbulence) (ข) Convection (or thermal turbulence) (ค) Orographic ascent (ง) Slow widespread ascent

๑๑.๓ Mechanical Turbulence ในหวขอ ๑0.๑0 เราไดพดถง mechanical or frictional turbulence กระแสอากาศเหนอผวโลกถกท าใหเปลยนไปโดย frictional force เปนชดของ eddies การเคลอนทอยางปนปวนนจะรนแรงยงขนเนองจากปะทะกบอาคาร ตนไม เนนเขา และอนๆ เราไดกลาวในหวขอ ๑0.๑๓ แลววา อากาศใน friction layer ไดรบการผสมอยางทวถงโดย mechanical turbulence ถาอากาศในชนนเปนstable ตงแตแรก สวนทอยขางบนจะเยนลง และสวนทอยขางลางจะอนขน เปนผลให dry adiabatic lapse rate เกดขนถาหากอากาศยงไมอมตว ท านองเดยวกน turbulence ผสมไอน าใน turbulent layer เพราะฉะนนความจไอน าในชนจงมแนวโนมทจะอยในระดบเดยวกน เปนผลใหอากาศอาจอมตวไดทบางระยะของ friction layer

- 90 -

condenation อาจเกดขนไดทความสงเหนอพนดนเรยกวา mixing condensation level (M.C.L.) จะปรากฏเปนฐานของเมฆ ถาเมฆกอตวเนองจาก turbulence dry adiabatic lapse rate จะมขอบเขตถงฐานของมนเทานน (M.C.L.) ตอจากนนเปน saturated adiabatic lapse rate ถงยอดของ turbulent layer เมฆจะแผขนไปถงฐานของ turbulence inversion ทเขตเบองบนของ friction layer เมฆทเกดขนโดย turbulence ชนแรกเปน Stratus ซงเปนแผนทไมมรปทแนนอน อาจเกดตอเนองกนไป ทขอบบนและลางอาจมรปรางคลายคลน เมอคลนเหลานเกดขนความหนาของเมฆอาจเปลยนไป และบางครงอาจขาดตอนเปนเพราะเมฆกอตวในกระแสอากาศไหลขน และระเหยไปในกระแสอากาศไหลลง เม ฆนจดเปน Stratocumulus และกอตวของมนแสดงในรป ๑๑.๑

รป 11.1 Formation of Turbulence Cloud

เมฆ turbulence อาจกอตวในระดบต ากวาเมฆทอมฝน เชน Nimbostratus, Altostratus และ Cumulonimbus เปนเมฆฉกขาดทต ามากของอากาศเลว เรยกวา Stratus fractus หรอ Cumulus fractus ค าวา “fractus” หมายความวา “broken” บางครงค าเตมหนา fracto ไดน ามาใชในความหมายเดยวกน ดงนนเมฆแตกทอยต าจงหมายถง fracto-stratus และ fracto-cumuls ตามล าดบ เมฆเหลานไดความชนมาจากการระเหยของหยดฝนและน าฝนทผวพน turbulence ใกลผวโลกท าใหเกดเมฆต าฉกขาดในอากาศอยขางใตขบวนเมฆสวนใหญ บางครง Stratocumulus ทอยสง หรอ Altocumils ปรากฏใหเหนเมอลมเปลยนตามสง ตลอดชนซงอยสงเหนอชนทมความผด turbulent motion อาจเกดขนทความสงเหลาน แตปจจยอนบางอยางมกจะเปนตนเหตส าหรบความจไอน าทสงความชนไมไดถกถายเทไปยงระดบนนโดยการผสมโดยตรงเนองจาก turbulencr ใกลผวโลก

- 91 -

๑๑.๔ Convection เมออากาศไดรบความรอนใกลผวโลกกระแสการพาความรอนจะเกดขนกรรมวธนรกนวาเปน

convection turbulence หรอ thermal turbulence รวมเขาดวยกนกบ mechanical turbulence หรอ frictional turbulence ผสมคลกเคลาอากาศในชนทต ากวาของบรรยากาศ โดยทวไป environment lapse rate จะโนมเขาไปหา dry adiabatic lapse rate ขณะทอากาศยงไมอมตว ในหวขอ ๑๙.๑๘ เราไดกลาววา lapse rate นอาจใชไดจนถง convection condensation level เมฆกอตวทระดบน แตขอบเขตของการขยายตวขนไปขางบนขนอยกบปจจยจ านวนหนงซงม environment lapse rate ในอากาศเหนอฐานเมฆรวมอยดวย ถา environment lapse rate มากกวา saturation adiabatic lapse rate บรรยากาศจะ unstable ส าหรบอนภาคทอมตวแลวของอากาศ อากาศทอมตวแลวจะถกดนใหลอยขนและจะลอยขนตอไปจนถงระดบหนงซงมนมไดรอนกวาอากาศทลอมรอบอกตอไป

Cumuliform cloud กอตวขนไดดวยวธน ระยะทางจากฐานถงยอดอาจแตกตางกน จากหนงหรอสองกโลเมตรเปนสบกโลเมตรขนไป Cumuliform cloud ซงมขนาดจ ากดทเกดขนเปนบางแหง เรยกวา fair weather Cumulus ซงการกอตวทางดงไมเพยงพอทจะท าให precipitation เกดขน

บางครงกระแสทางดงสนสดโดย inversion ทเดนชดเหนอ convection condensation level ยอดของเมฆจะแผออกภายใต inversion และเมฆจะกอตวเปน Stratocumulus

ในบางสถานะ environment lapse rate เหนอ condensation level มากกวา saturation adiabatic lapse rate ตลอดชนทลกถามความชนเพยงพอจะชวยใหเมฆมของเขตขนไประดบสงมาก

บางครงยอดเมฆจะขนไปถงระดบซงม ice crystals กอตว convection cloud ซงมของเขตทางดงสงมาก ยอดของมนประกอบดวย ice erystals เรยกวา Cumulonimbus – the thunderstorm cloud มานของ ice crystals ทอยลอมรอบสวนบนของเมฆท าใหปรากฏเปนเสนเรยบๆ ซงท าใหดแตกตางจากเมฆ Cumuls รป ๑๑.๒ แสดงรปรางของเมฆ Cumulonimbus ซงปรากฏเปนเสนทางสวนบน

รป 11.2 Cumulonimbus Cloud with Fibrous Top

- 92 -

Slight or heavy precipitation อาจเกดตาม degree of instability และตามสงและอณหภมทขนไปถง บางครงเมฆอาจมฐานเลกกวาหนงกโลเมตร แตมขอบเขตในทางดงตงแต ๑0 กโลเมตรขนไป ในระหวางทม showers อาจเกด ragged turbulence cloud ภายใตฐานของมน บางครงเกอบถงผวโลก

เมอถง stable layer หรอ inversion ยอดของเมฆอาจแผออกทางระดบยอดของเมฆ Cumulonimbus ทเปนรปทงเกดขนโดยวธน

เมอ instability conditions เกดขนชดเจนดแลว จะไดรบพลงงานมหาศาลจากการคายความรอนแฝง ความเรวทางใน up-currents อาจเกน ๑0 ม./วนาท และตานไดแมกระทงหยดฝนทมขนาดใหญทสดทจะตกลงไปขางลางไดชวคราวตอไป มนอาจจะตกไดหากกระแสทางดงหมดไป violent rainstorm หรอ cloudburst (ฝนตกหนกเหมอนฟารว) อาจเกดขน

เมฆ Cumulonimbs มกจะมยอดสงมากในแถบโซนรอนยงกวาทอนยอดทขนสงมากไดกโดย tropopause อยสง ยอดเมฆทแผขนไปถงความสงตงแต ๑๖ กโลเมตร ขนไปไมคอยปรากฏบอยหนก

ในแถบโซนรอนอณหภมท condensation level อยสงกวาและเปนผลใหความจไปน าของอากาศสงกวาดวย ฉะนนในการกลนตวจงปลอยปรมาณของความรอนแฝงไดมากกวาและท าให thunderstorms ทมความรนแรงเกดขน

ปรากฏการณทสมพนธกบ convection มความส าคญมากในแถบโซนรอน ฉะนนจะไดน ามาพจารณากนอกในบทตอไป

๑๑.๕ Orograpic Ascent Orograpic เกยวกบการศกษาเรองภเขา ในหวขอนเราจะตองพจารณาวาอะไรจะเกดขนในเมออากาศชนลอยขนเหนอเทอกเขาหรอเนนเขา เมออากาศไปปะทะเนนเขา มนจะถกดนใหลอยไปใกลผวพนและไปยงระดบบนขนไป ชนลกของบรรยากาศอาจรบความกระทบกระเทอน และกระจายทางดงของอณหภมจะไดรบการเปลยนแปลง อากาศซงถกดนใหลอยขนจะเยนลงตาม adiabatic และเมฆจะกอตวขน ชนดของเมฆทกอตวโดย orographic ascent ขนอยกบ factors จ านวนหนง ซงอนหนงไดแก stability ของอากาศซงมนจะกอตว ใน moist stable air มกจะท าให Stratus กอตว เมฆ Cumulus เปนลกษณะของอากาศของอากาศซง unstable เลกนอย ถา instability เกดขนตลอดบรรยากาศทลกมาก เมฆ Cumulonimbus จะกอตวขน มใชแตเพยงลมทพดลมขนไปบนบรเวณเขาหรอภเขาเทานนทจะท าใหเกดเมฆในบางกรณ ความจความชนของอากาศอาจไมเพยงพอทจะท าใหเมฆกอตวขน เมอเมฆ Stratus กอตวขน มนประกอบดวยฐานแบนไมคอยมความหนาทางดงเทาใดนก มกจะกอตวเปนแผนปกคลมพนดนทอยสงกวา แตจะขาดหายไปเหนอบรเวณทอยต ากวา การจมลงทางดานปลายลมเปนเหตใหอากาศอนขน จงท าใหเมฆละลายไปอยางรวดเรว

- 93 -

โดยทวไป orographic cloud จะกอตวตอเนองกนทางดานรบลมของเนนเขาหรอภเขา แตทองฟาโปรงทางดานปลายลม เมฆทงหมดดคลายจะอยกบท แตอากาศเองคงเคลอนตวตอไปตามทางของมน ไปยงอกดานหนงของสงกดขวางกน รป ๑๑.๓ แสดงภาพการกอตวของ orographic cloud

รป 11.3 The Formation of Orographic Cloud

บำงครงเมฆกอตวในระดบสงเหนอจำกเนนหรอภเขำ เมอมชนบรรยากาศทเกอบอมตวอยเบองบน orographic lifting ของอากาศอาจเปนเหตใหการกลนตวเกดขนเหนอสงกดขวางกน เมฆทอยกบทอาจกอตวขน

มองดจากขางลาง มนจะบางทางปลาย และคอยหนาขนและกวางขนตรงกลาง ฉะนนรปรางของมนจงคลายกบเลนส เรยกวา lenticular cloud รป ๑๑.๔ แสดงภาพการกอตวของมน

รป 11.4 The formation of Lenticular Cloud

Lenticular cloud ปรากฏวาอยกบทเหมอนกบ orographic clouds ทกอตวบนยอดเขาแทจรงอณของน าและแกสอนของบรรยากาศไหลผานเมฆ ทปลายขางหนงอณน ากลนตวเปนเมฆ ทปลายอกขางหนงมนระเหยเปลยนกลบไปอยในสถานะไอน าและออกไปจากเมฆ

บางครง series of stationary waves อาจกอตวขนทางดานปลายลมของเทอกเขา ภายใตสภาพทแนนอนของ stability การเคลอนทขนเปนเพราะสงขวางกนเพมขนตามสง ตอนลงอากาศจะจมลง บางครงตลอดระยะทางทไกลกวาเมอลอยขนครงแรก

ตอมาอกกระแสอากาศยงคงลงตอไป อากาศจะลอยขนอกครงหนง กรรมวธจะเกดขนซ ากนหลายครงโดนคอย ๆ ลดลงตามระยะทางจากสงกดขวางกน ฉะนนอนภาคของอากาศจงเคลอนทไปตามทางเดนทเปนคลน stanaing waves (stationary waves) จงเกดขน

สภาพทเหมาะสมทสดทจะเกดคลนกคอเมอ very stable layer อยระหวาง unstable layer ทงทผวพนและขางบนคลนมกจะม amplitude สงทสดอยภายใน stable layer

- 94 -

ถาความจความชนและ amplitude ของคลนมมากเพยงพอกากลนตวจะเกดขนในอากาศทลอยตวใกลกบยอดคลน การระเหยจะเกดขนในอากาศทจมลงตามลมของยอดคลน ชดของ lenticular clouds อาจกอตวขน

ฉะนน lenticular clouds จงแสดงการปรากฏของ standing waves ทางดานปลายลมของภเขา เปนความส าคญทจะตรงหนกวากระแสคลนอาจยงปรากฏ แมวาเมฆจะหายไปเนองจากความจความชนต าของอากาศ standing waves เหลานมกจะกระทบกระเทอนตอการเดนทางของเครองบน

๑๑.๖ Slow Widespread Ascent เราไดพดถงการกอตวของเมฆทเกดขนจากการเคลอนททางดงทสมพนธกบ disturbances ทมขนาดในทางระดบเลกตามล าดบตามสวน การเคลอนททางดงเหลาน เกดขนโดย frictional turbulence, local convection currents และ orographic barriers ซงมกจะปกคลมพนทในขนาดสองสามกโลเมตร การเคลอนททางดงยงเกดขนโดยระบบลมขนาดใหญดวย เชน depressions(lows) และ anticyclones (highs) ซงมต าบลทอยบน M.S.L. synoptic pressure charts ในหวขอ ๑0.๑๔ เราไดศกษาการไหลลงบรเวณกวางอยางชาๆ ของอากาศทเกดขนใน anticyclones ซงเรยกวา subsidence และอาจเกดขนโดยม high level convergence และ low level divergence friction force ยงเปนตนเหตในการไหลขาม isobar ออกไปของอากาศใกลผวโลกดวย ผลในทางตรงกนขามอาจสมพนธกบ depressions (lows) divergence ระดบสง และ convergence ระดบต าสามารถน าไปสการลอยขนของอากาศตามทแสดงในรป ๑๑.๕ และ friction force อาจท าใหเกด convergence ระดบต าใน friction layer ซงสมพนธกบการไหลขาม isobar เขาหาศนยกลางของ depression

รป 11.5 Ascent of Air in a Depression

การไหลขนใน depression กระจาpเหนอบรเวณทกวางขวางมาก และความเรวทางดงจะนอยไดสวนสมพนธกน แมกระนนการไหลขนอาจคงอยเปนเวลาหลายวน เปนเหตใหมวลใหญของอากาศลอยขนไดหลายกโลเมตร Slow widespread ascent อาจมผลทเดนชดใน environment lapse rate ท าให lapse rate เพมขน ซงเรยกวา steepen (ชนขน)

- 95 -

อากาศ unstable อยเปนนจ น าไปสการเคลอนททางดงเพมขน การกลนตวและการกอตวของเมฆเปนบรเวณกวางจะเกดขน ถาความจความชนของอากาศมมากเพยงพอ บางครงมวลเมฆอาจมความหนาไดหลายกโลเมตรในทางตรงขามการเปลยนแปลงในความชนสมพนธอาจเปนผลในขบวนของชนเมฆทหางกน บอยครงทกำรลอยขนเปนบรเวณกวำงเกดขนในชนแรกโดย divergence ใน upper troposphere การไหลออกของมวลทเกดขนในระดบสงน าไปสการลดลงของความกดอากาศทระดบต าในบรเวณผวโลก และ depression จะเกดขน convergence จะเกดขนใกลระดบทะเลและการลอยขนเปนบรเวณกวางอยางชาๆ จะเกดขนตลอดความลกมากของ troposphere การกอตวของเมฆเปนบรเวณกวางตามมา ถาอากาศมความชนเพยงพอ

Depressions และกำรลอยขนเปนบรเวณกวำงจะเกดขนบอยๆในบรเวณของ frontal zone อนเปนแถบซงแยกมวลอากาศใหญสองชนดซงตางกนในคณสมบต เชน ความหนาแนนและอณหภม depressions ทสมพนธกบ frontal zones เรยกวา frontal depressions

ในบรเวณ frontal zones อาจมการเปลยนแปลงอณหภมทเดนชดไดบอยๆ ในระยะทางระดบสองสามรอยเมตร ในมวลอากาศแตละชนดอณหภมอาจเกอบเหมอนกน แตแตกตางจากอณหภมของอากาศทอยคนละดานของ frontal zone

บางครง frontal zone เรยกงายๆ วา front อยางไรกตามจ าไววาในบรรยากาศขอบเขตทชดเจนไมเกดขนระหวางมวลอากาศ transition zone จะอยในทซงมการเปลยนแปลงจากอณหภมของมวลอากาศหนงไปยงอกมวลอากาศหนง

๑๑.๗ Clouds Associated with Widespread Ascent at Frontal Zones ลกษณะหนงของการหมนเวยนทวไปไดแก polar front cyclones จะกอตวตาม polar front ซงแยกอากาศโซนรอนอน จากอากาศทเยนกวาของละตจดสง การลอยขนเปนบรเวณกวางของอากาศตลอดชนทลกของบรรยากาศมกจะสมพนธกบ polar front depressions ความสมพนธทแตกตางกนเปนอนมาก จะเกดขนระหวางมวลอากาศอนและเยน ขณะท polar front cyclone เกดขนมกจะแยกความแตกตางระหวาง fronts สองชนด คอ cold front กบ warm front ในแตละกรณ frontal surface จะลาดขนเหนอมวลอากาศทเยนกวาโดยมอากาศทอนกวาอยขางบน เมอการเคลอนทของ transition zone ระหวางสองมวลอากาศโดยอากาศอนกวาเขาไปแทนทอากาศทเยนกวา เรยกวา warm front slope ของ warm front มกจะลาดนอยๆและ warm air จะไหลขนไปขางบนชาๆเหนอ cold air mass ขณะทเปนเชนนน stratiform clouds อาจกอตวขนใน warm air ถาความจความชนของอากาศสงพอ เมฆ Nimbostratus, Altostratus Cirrostratus และ Cirrus อาจกอตวในชนตางๆ ในบรรยากาศ รป ๑๑.๖ แสดงผลอนนในสภาพตามความนกคด

- 96 -

รป 11.6 Idealized Cloud Formation Associated with Warm Fronts

เมอ transition zone ระหวางมวลอากาศเคลอนทไปในทางท cold air เขาแทนท warm air แลว cold front จะเกดขนการกอตวของเมฆทสมพนธกบ cold front จะผนแปรตาม stability และความจความชนของ warm air รวมกนกบ slope ของ front โดยเฉลยแลว slope ของ cold front ใหญกวาของ warm front ถา slope ของ cold front ออน ขบวนเมฆจะเปนเชนเดยวกบของ warm front แตชนดตางๆ ของเมฆทเคลอนทมาถงจะอยในล าดบกลบกน นนคอเมฆต าจะปรากฏกอน ต ามดวย stratiform clouds ทอยสงกวาในขณะท front เคลอนทหางออกไปขบวนเมฆทแทจรงใน warm air ขนอยกบ stability และความจความชนของอากาศทลอยขน บำงครง slope ของ cold front อำจชนไดสวนกน ในกรณนอาจกอใหเกดผลอนรนแรงโดยเฉพาะถา warm air ทถกยกขนชนอยแลว และ unstable กอาจจะแสดงลกษณะโดยการกอตวของเมฆ Cumulus กอนใหญ และ Cumulonimbus ใน warm air อาจเกด heavy shower, gusty turbulent winds และบางครงเกด thunderstorms โดยทวไปการลอยขนของ warm air เกดขนภายใน zone ทแคบกวาเนองจาก slope ทชนกวาของ front เปนผลใหเมฆและปรากฏการณลมฟาอากาศของ cold front ทม slope ชนจ ากดขอบเขตใหอยในแถบทแคบกวาในบรเวณของ frontal zone รป ๑๑.๗ แสดงการกอตวของเมฆของ idealized coil front ทม slope ชน

รป 11.7 Idealized Cold Front with a steep slope

ขบวนเมฆชนดอนเปนอนมากอาจเกดขนโดยขนอยกบลกษณะของทง warm air และ cold air และขนตอนของการกอตวของ polar front depression ซงจะไดพดถงกนอกในบทตอไป

- 97 -

๑๑.๘ Cloud Dispersal การกอตวของเมฆจะเรมตนออนลงเมอกรรมวธทน าไปสการกอตวหยดด าเนนการ ดงนน factors อนอาจน าไปสการหายไปของ water droplets หรอ ice crystals จากเมฆ รวมทงการอนขนของอากาศ precipitation และการผสมกบอากาศทอยลอมรอบซงแหงกวา เมฆอาจอนขนโดยการดด solar or terrestrial radiation อยางไรกตามอทธพลทงสองเหลานเลกนอยมากเมอเปรยบกบ adiabatic warming แตกอาจเกดขนไดถาอากาศซงมเมฆอยจะจมลง ขณะทอณหภมของอากาศสงขน ความชนสมพนธของมนจะต าลงและอากาศจะไมอมตวตอไปอก แลวอนภาคเมฆกจะระเหยหรอระเบด เปน ไอน าทมองไมเหน Insolation มกจะน าไปสการสลายตวของเมฆซงเกดขนโดย turbulence ถา solar radiation ซมลงไปในเดนเพยงพอและท าให อณหภมอากาศทใกลผวพนสงขน mixing condensation level กจะสงขน ฐานของ Stratus หรอ Stratocumulus กจะสงขน และความหนาของเมฆภายใต turbulence inversion จะลดลง ผลสดทายเมฆกจะหายไปจนหมดสน Cumulus ลกษณะอากาศดกอตวขนเหนอแผนดนโดย convection เนองจาก insolation เปนปรากฏการณทเกดขนในเวลากลางวน มกจะปรากฏในตอนเชาจะกอตวเตมทระหวางเวลาบาย และกระจางโดยรวดเรวเมอพนดนเยนลงในตอนค า อากาศทอยลอมรอบเมฆมกจะไมอมตว ฉะนนกำรผสมของเมฆกบอากาศ จงอาจเปนผลใหความชนสมพนธอยต ากวา ๑00% ไดมากการระเหยหรอระเหดกจะเกดขน และเมฆกจะคอยแหวงออกไป กรรมวธของการผสมกบอากาศทอยลอมรอบ จะกระทบกระเทอนอยางเดนชดตอฐานของ fair weather Cumulus การแหวางของเมฆเหลานจะปรากฏมากทสดทฐาน และในไมชาหลงจากขบวนการของมนฐานจะสงขนในแถบทอยในแผนดน การกอตวสงสดของ fair weather Cumulus อยในตอนบาย ในขนนฐานจะไมขยบสงขนแตอยางใด ในขณะทยอดใกลจะสงทสด เมฆเปนสงทจ าเปนส าหรบการเกดขนของ precipitation ในบทท ๙ เราไดศกษารปแบบตางๆ ซง precipitation อาจเกดขนได ใหเราไดหากรรมวธบางอยาง ซงจะน าไปสการเกดขนของ precipitation

ปญหำ

๑. เขยนบนทกยอดงตอไปน (๑) Condensation nuclei (๒) Freezing nuclei (๓) Sublimation nuclei

๒. ขบวนเมฆทเกดขนเปนผลของอากาศชน การเยนลงนเกดขนไดอยางไร? อยางไหนเปนกรรมวธเยนลงทธรรมดาทสดทสมพนธกบการกอตวของเมฆ ?

- 98 -

๓. จงกลาวถงสวธซงการเคลอนททางดงอาจเกดขนไดในบรรยากาศเขยนค าอธบายยอของกรรมวธเหลานสองวธทอาจน าไปสการกอตวของเมฆ

๔. จงพดถงกรรมวธทางฟสกสซงน าไปสการกอตวของเมฆดงตอไปน (๑) Stratus (๒) Cumulonimbus

๕. จงอธบายยอๆดงตอไปน โดยใชไดอะแกรมประกอบ (๑) Lenticularr cloud (๒) Warm front clouds

๖. จงเขยนขอความสนๆเรอง cloud dispersal ๗. Transition zone ระหวางมวลอากาศเคลอนทอยางไรในกรณของ cold front ?

จงบรรยายขบวนเมฆทอาจเกดขนถา warm air ทสมพนธกบ steep cold front ชนและ unstable เขยนไดอะแกรมของ idealized cold front

- 99 -

บทท ๑๒

PRECIPITATOIN PROCESSES

ไอน าในบรรยากาศจ าเปนทจะตองเปลยนเปน water droplets หรอ ice crystals กอนทจะปรากฏเปนเมฆ อยางไรกตามอนภาคเมฆเหลานจะมขนาดเพมขนกอนท precipitation จะเกดขน

ในบทน เราจะตองพจารณากรรมวธซงอนภาคเมฆเตบโตถงขนตอนท precipitation จะเกดขนได เราจะตองพจารณากบสภาพแวดลอมซงน าไปส precipitation ชนดตางๆดวย

๑๒.๑ ขนำดของ cloud droplets นกอตนยมวทยาไดใชความพยายามอยางใหญหลวงทจะไดขนาดของ water droplets ในเมฆ สวนมากใชเครองบนไปตรวจในบรเวณภเขา ขนาดของ droplet ทตรวจพบในการด าเนนการเปนผลส าเรจในสวนตางๆ ของโลกมชวงกวางมาก droplets เหลานกอตวบน condensation nuclei ทมขนาดชนด และกลมตางๆ กน อนภาคทลอยอยในบรรยากาศมกจะถกแบงตามขนาดดงน

(ก) Aitken nuclei (< 0.1 µ) (ข) Large nuclei (0.1 – 1.0 µ) (ค) Giant nuclei (> 1.0 µ) ตวเลขในวงเลบแสดงชวงโดยประมาณของรศมของมน สวนใหญของ Aitken nuclei มขนาดเลกมากและตองการ super saturation จงจะกลนตว

ไดรวดเรว ฉะนน large nuclei และ giant nuclei จงมโอกาสกอน large nuclei มปรมาณมากกวา giant nuclei และมบทบาทส าคญในการกอตวของเมฆ

cloud droplets แยงไอน า ถา condensation nuclei รวมกนเปนกลมใหญ cloud droplets กอาจมปรมาณมากขน แตขนาดเฉลยของมนอาจเลกลง

โดยทวไปกลมของ condensation nuclei ทเกดขนเหนอทวปใหญกวาทเกดเหนอสมทร โดยเฉลย droplets ในเมฆบนทวปเลกกวาโดยมรศมอยในชวงระหวาง ๒ ถง ๑0 µ แต droplets ของเมฆในทะเลมรศมระหวาง ๓ ถง ๒๒ µ

อยางไรกตามในเกอบจะทกสภาพ giant salt nuclei จะเกดขน ซงจะท าใหเกด drops ในขนาด ๒0 – ๓0 µ หรอใหญกวา กลมของมนจะมเพยงหนงกลมตอลตร แตมนเกดขนทงใน maritime clouds และ continental clouds

ผลสดทาย Cloud droplets อาจโตถงขนาดทมนตกจากเมฆ และกระแสลอยขนทท าใหมนลอยอย บางครงแบงแยกระหวาง cloud droplets กบ raindrops ทรศม ๑00 µ ซงมกจะเปนเรองของความสะดวก แตกมมลฐานทางฟสกส ความเรวปลายทางของ drops ทมรศม ๑00 µ จะใกลเคยงกบ ๑ เมตร/วนาท และดงนนมนจงสามารถทจะตกลงมาปะทะกบ updrafts ชนดตางๆ ซงโดยปกตจะเกดขนในเมฆ

- 100 -

ในสองหวขอถดไปเราจะพดถงกรรมวธ cloud droplets เตบโตถงขนาด precitation

๑๒.๒ กำรเตบโตเบองตนของ Cloud droplets มปจจยหลายอยางทกระทบกระเทอนความเจรญเตบโตของ Cloud droplets รวมทงความชนของอากาศทอยรอบๆ droplets ผลของความเครยดทผวพน และลกษณะของ nuclei ความรวดเรวของความรอนแฝงทถกปลอยออกมาสามารถถายเทไปยงอากาศทลอมรอบกนบวามความส าคญ ระยะแรก การกลนตวของไอน าบน nucleus คบหนาไดรวดเรวมาก droplets อาจเตบโตจากขนาดของ nucleus เปนขนาดทมองเหนไดในชวเวลาเพยงเศษของวนาท อยางไรกตามตอไปกรรมวธจะชาลง การกลนตวโดยล าพงไมอาจทจะผลต droplets ทมขนาดเฉลยใหญกวา ๓0 µ ได ถาเราจะอธบายการปรากฏของ droplets ทใหญกวาภายในเมฆ เราตองพจารณาปฏกรยาทมตอกนระหวาง droplets อสระ วธทส าคญของความเจรญเตบโตเกดขน โดยการกระทบและการรวมตวเขาดวยกน (คอการเกาะกน) ของ droplets ทตกลงมาไดสวนกบอกอนหนง เราจะพจารณากรรมวธนในหวขอตอไป

๑๒.๓ The Coalescence Mechanism กรรมวธส าคญซง cloud droplets เจรญเตบโตเปนขนาด raindrop กคอการกระทบโดยตรงและการเกาะกนของ water droplets ซง droplets ทถกน าขนไปขางบนโดยกระแสลอยขนจะตกลงมาโดยสมพนธกบอากาศทลอยขน ในการกระท าดงนน droplets ทใหญกวาจะตกลงมา โดยสมพนธกบอนขางเคยงทเลกกวา

Droplets ทเลกมากจะไมสามารถกระทบอนอน อยางไรกตามรศมของ droplets อนหนงเกน ๑๘ µ การกระทบอาจเกดขน ส าหรบ droplets ทใหญกวาสมรรถภาพในการกระทบจะเพมขนอยางมาก

การกระทบและการเกาะกนจ าเปนส าหรบการเจรญเตบโตของ precipitation จากเมฆอน อณหภมของเมฆเหลานสงกวา 0 ซ และมนประกอบดวย water droplets ทงหมด

Water droplets เกดขนในเมฆเปนอนมากซงอณหภมอยต ากวา 0 ซ Supercooled droplets ของเมฆเยนเหลานอาจเตบโตโดยการกระทบและเกาะกนกบอกอนหนงโดยวธเดยวกน

เมฆเยนบางกอนอาจประกอบดวย ice crystals เราจะพจารณากรรมวธตางๆ ซง ice crystals เหลานอาจมขนาดเพมขน

๑๒.๔ กำรกอตวของ ice crystals ในหวขอ ๑๑.๑ เราไดพถง ice-forming nuclei ซงมกจะถอเปน ice nuclei ซง ice nuclei กคออนภาคใดๆ ซงท าหนาทเปน nucleus ในการกอตวของ ice crystals ในบรรยากาศ Nuclei เหลานมกจะถอวาเปน freezing nuclei โดยสมมตวาการเตบโตเบองตนของ ice crystals เกดขนโดยการแขงตว supercooled water รอบ nucleus

- 101 -

เมอ ice crystals กอตวขนอาจเตบโต โดยการเปลยนแปลงโดยตรงของไอน าเปนน าแขง (คอ deposition) หรอโดยการแขงตวของ supercooled water droplets ในหวขอตอไปเราจะพจารณาวากรรมวธแรกเกดขนไดอยางไรในเมฆเยนผสม ตอจากนนเราจะพจารณาการกอตวของ ice structures ทใหญกวาซงเกดขนเมอ ice crystals กระทบกบ supercooled water droplets

๑๒.๕ The Bergeron Process นกอตนยมวทยาชาวสวเดนชอ T. Bergeron ไดแนะน ากลไกซง ice crystals อาจเตบโตในเมฆเยนผสม ซงเปนเมฆทประกอบดวยทง ice crystals และ supercooled water droplets รวมกน ในการทจะเขาใจกรรมวธน ทานจะพลกไปดตาราง ๖.๒ อกครงหนงสงเกตวา saturation vapour pressure เหนอน าแขงนอยกวาน าทอณหภมเดยวกน ในป ๑๙๑๑ Wegener ไดแนะน าวาในเมฆผสม saturation vapour pressure จะปรบตวเองอยทคาระหวางคา saturation เหนอน าแขงกบเหนอน า Bergeron ไดน าทฤษฏนมาใชใน ป ๑๙๓๓ เพอจะอธบายความเตบโตของ ice crystals ในเมฆเยนผสม เมอ ice crystals มอยในการปรากฏของ supercooled water droplets สภาพนนเปน unstable ไอน าไมอมตวในสวนของน า และดงนน supercooled water droplets กระเหย ในเวลาเดยวกน ไอน าจะ supersaturaed ในสวนของน าแขง ดงนนมนจงเปลยนโดยตรงเปนน าแขงและระเหดกลบบน ice crystals เชนนน ice crystals จงเตบโตโดยสนเปลอง water droplets ณ อณหภมต ากวา 0 ซ เพยงเลกนอย อตราความเจรญเตบโตของ ice crystals ในเมฆผสมแตกตางเลกนอยจากของ water droplets ทเปนของเหลวอยางไรกตามทอณหภมต ากวา -๑0 ซ ice crystals เตบโตเรวกวา supercooled water droplets การเปลยนจากไอโดยตรงมประสทธภาพมากทสดทอณหภมใกล –๑๕ ซ ไดสมมตในขนแรกวาเกอบทก raindrop จะมาจาก ice crystals ในเมฆเยนผสม ซงเปนในกรณทเมฆฝนทงหมดแผขนไปเหนอระดบ 0 ซ มาก แตไมเปนกรณทปรากฏชดลงไป เชน ใน heavy showers แถบโซนรอนเตบโตจากเมฆ cumulifrom ซงยอดอยต ากวาจดแขงมาก โดยแทจรง Bergeron process เกยวของกบความเตบโตเบองตนของ ice crystals ความเจรญเตบโต deposition โดยตรงจากไอน าอาจจะรวดเรวขณะท ice crystals มขนาดเลกอยางไรกตามอตราความเจรญเตบโตจะลดลงเมอ crystals ใหญขน กรรมวธกระทบกนบางแบบจ าเปนตอการผลตโครงสรางทใหญ เชนใน supercooled clouds การกระทบกนบางครงอาจน าไปสการแขงตวของ water droplets บน ice crystals หรอ snowflake ในกรณอน snowflake อาจกอตวจากการรวมกลมเขาดวยกนของ ice crystals

- 102 -

เราไดกลาวมาแลวในหวขอ ๑๒.๓ วาการกระทบกนระหวาง droplets อาจน าไปสการเพมขนในขนาดและความเจรญเตบโตของ water droplets ใหเราพจารณาความเตบโตของ ice crystals โดยกรรมวธกระทบกน

๑๒.๖ ควำมเจรญเตบโตของ ice crystals โดยกระทบกน Ice crystals ไดเจรญเตบโตอยางเหนไดชดวาใหญวา water droplets แลวมนจะเรมตนตกลงมาโดยไดสวนกน แลวการกระทบกนกเกดขนและความเจรญของ ice crystals จะเปนไปไดรวดเรวยงขน การกระทบกบ supercooled droplets อาจน าไปสการแขงตวของน าซงอยบนผวของ ice crystals กรรมวธนเรยกวา accretion (การพอก) การพอกของ supercooled water อาจน าไปสการกอตวของ rime หรอ glaze rime คอตะกอนของน าแขงซงมสขาวหรอสนมกอตวขน โดยกรรมวธทเปนไปอยางชาๆ ทสมพนธกนซง water droplets อสระถกสะสมโดย ice crystals Supercooled droplets จะแขงทนทโดยการกระทบและอากาศจะอยในโพรงระหวางอนภาคซงปองกนการผานของแสงสวาง และดงนน rime จงขนตว snow pellets เกดขนโดยการพอกของ rine กบ ice crystals โครงสรางทเกดขนเปนโพรงและมความแนนต า snow pellets เมอกอนหมายถง “soft hail” Glaze เปนเครองหมหอของน าแขงเรยบ โดยปกตโปรงตา (คอวตถทสามารถมองทะลได) อยางไรกตามถามอากาศอยในโพรงขางในบาง glaze กอาจจะโปรงแสง (คอวตถทไมสามารถมองทะลไดตลอด) การพอกของ glaze กบ ice crystals อาจด าเนนไปดวยอตราเรวของการกระทบกบ supercooled droplets ทใหญสามารถจ าแนกออกไดเปนสองขนคอ ขนแรกความรอนแฝงทคายออกมาโดยการแขงตวของสวนของ supercooled liquid อาจปองกนสวนทเหลอใหพนจากการแขงตวทนท ฉะนนน าแขงจะถกหมดวยชนบางๆ ของ supercooled water ในระหวางขนทสองของความเจรญเตบโต ชนของ supercooled water จะแขงตวอยางชาๆไดสวนกน มวลทโปรงตามากหรอนอยทหนาจะกอตวบนผวนอกของโครงสราง ตะกอนของ glaze จะพบบน ice pellets และ hailstones Snowflakes ประกอบดวยการไหลมารวมกนของ ice crystals ซงอาจเกดขนในรปและแบบทแตกตางกนมากมาย Snowflakes ทใหญทสดจะเกดขนเมออณหภมอยต ากวาจดน าแขงเลกนอย

ภายใตสภาพเหลาน การเปน rime จะชวยในการกระทบและไหลมารวมกนของ ice crytals ใหกอตวเปน snowflakes อนภาค rime มความเรวในการตกลงมาแตกตางกนตามขนาดของมน จงท าใหการชนเกดขนไดการปรากฏของของเหลวบนผวของอนภาคอาจชวยเชอมใหมนตดกน

- 103 -

ถา ice structures ชนดตางๆ ทไดพดมาแลวในหวขอนตกลงมาต ากวา freezing level การละลายกอาจเกดขน เมอหลดออกมาจากเมฆกไมอาจเหนขอแตกตางของ raindrops จากทเกดขนโดยการเกาะกนของ water droplets อยางไรกตามในอากาศหนาวหรอเมอ ice structures ขนาดใหญกอตวขน precipitation อาจลงมาถงพนดนไดในสภาพเปนของแขง

๑๒.๗ Summary of Precipitation Development ในหวขอทแลวเราไดพดถงความเจรญเตบโตของ water droplets และ ice crystals ในเมฆ เมฆกอตวและเตบโตในบรรยากาศเกอบทงหมดเปนผลของการขยายตวและการเยนลงทเปนผลสบเนองกนของอากาศชนทลอยขน เมออากาศทลอยขนถกยกตวเหนอ condensation level นน condensation nuclei ท active เปนสวนมากจะเตบโตเปน droplets อยางไรกตามการเยนลงตอไปต ากวา 0 ซ ไมจ าเปนตองน าไปสการแขงตวของ droplets การ supercool อาจเกดขนไดถา ice-forming nuclei ไมปรากฏในอากาศซงเปนอนภาคทแตกตางจาก condensation nuclei และมนอยกวากนมากดวยเหตน ice crystals จงมกไมคอยเกดในปรมาณทมากพอในยอดเมฆจนกวาอณหภมของมนจะลดลงเหลอประมาณ -๒0 ซ ความเจรญเตบโตเบองตนของ water droplets โดยการกลนตวของไอน าเปนไปไดเรว แตอตราความเจรญจะลดลงเมอ droplets ใหญขน ท านองเดยวกนความเจรญของ ice crystals โดย Bergeron process กเปนไปไดเรวในขณะทมนยงเลกอย แตจะลดลงเมอมนมขนาดเพมขน กรรมวธกระทบกนบางชนดจ าเปนตอการผลตอนภาคของเหลวหรอของแขง ในขนาด precipitation water droplets และ ice crystals ทใหญกวาจะตกลงมาไดสวนกบอนภาคทเลกกวาแตถามนใหญ critical size มนจะกระทบกบอนภาคในทางเดนของมน Water droplets อาจเกาะกนกอตวเปน droplets ทใหญขน ice crystals อาจเตบโตโดยการพอกของ supercooled liquid droplets ซงแขงตว เมอสมผสหรอโดยการรวมกลมกอตวเปน snowflakes ผลสดทาย water droplets หรอ ice crystals โตถงขนาดซงกระแสอากาศทลอยขน ไมสามารถทจะพยงมนอยภายในเมฆไว ได อกตอไป การกระทบอาจเกดขนระหวางอนภาค precipitation ทมขนาดและอตราการตกลงมาแตกตางกน ซงอาจน าไปสความเตบโตของอนภาคบางอน อยางไรกตาม ขณะทมนจมลงต ากวาฐานเมฆ water droplets กมทางระเหย สวน ice structures กมทางจะละลายหรอระเหดได ถาอนภาคสามารถจะเหลอรอดจากการระเหยซงมนผานขณะทตกผานอากาศทย งไมอมตว ใตเมฆ precipitation กจะเกดขน ถามนลงมาไมถงพนดนแตลอยคางอยบางระยะใตฐานเมฆกถอวาเปน virga

- 104 -

๑๒.๘ Characteristics of Precipitation Forms Hydrometeors ทตกลงมาและผลสดทายถงพนดนถอวา precipitation ซงอาจตกจากเมฆเปน water droplets หรอเปน ice structures ตางๆ ในการท Hydrometeors เหลานจะถงพนดนในสถานะเดม อากาศทอยใตเมฆจะตองไมอนหรอแหงเกนไป ไมเชนนน water droplets อาจระเหย และ ice structures อาจละลายหรอระเหดไปหมด Drizzle ประกอบดวย precipitation ทเปนระเบยบอยางด นอกจากจะเปนหยดน าทละเอยดแลวยงอยชดกนมาก ตามทตกลงกนรศมของ Drizzle droplets นอยกวา ๒๕0 µ โดย drizzle มกจะตกลงมาจากเมฆ stratiform ซงหนาเพยงสองสามรอยเมตร มoจะตกมาถงพนดนถากระแสอากาศไหลขนออนมาก Rain มกจะประกอบดวยอนภาคน าทเปนของเหลวมขนาดใหญ drizzle raindrops เหลานมรศมมากกวา ๒๕0 µ อยางไรกตาม precipitation ในรปของหยดทเลกกวากระจายเปนแหงๆ กถอวาเปน rain หยดฝนขนาดใหญเกดขนโดยเมฆทมกจะมความหนากโลเมตร อตราสงสดทฝนตกเกดขนเมอมหยดขนาดใหญทเกดขนจากเมฆ cumuliform บางครงเมฆเหลานมความหนา ๑0 กโลเมตรหรอมากกวา และมกระแสลมทางดงทรนแรงเกดขนภายใน Snow เปน precipitation ในรป ice crystals สวนมากมรปรางเปนกง และบางครงกเปนรปดาว การรวมกนของ ice erystals เรยกวา snowflakes บางครงมการตกลงมาของ ice crystals ทไมเปนรปกง แตอยในรปเขมล าหรอแผนซงเรยกวา ice priams มนมกจะเลกมากจนดเหมอนวาจะลอยอยไดในอากาศ Snow grains (เมลดหมะ) ประกอบดวยเมลดน าแขงทเลกมากสขาวและทบ เมลดเหลานคอนขางแบนหรอยาวเรยว และเสนผานศนยกลางโดยทวไปเลกกวา ๑ มลลเมตร เมอกระทบพนแขงจะไมแตกละเอยดหรอกระดอน snow grains มกจะตกในปรมาณทนอยมาก สวนมากมาจากเมฆ stratus หรอหมอก Snow pellets ประกอบดวยเมลดน าแขงสขาวและทบ เมลดเหลานเปนรปทรงกลมหรอบางครงเปนรปกรวย มเสนผานศนยกลางประมาณ ๒ ถง ๕ มลลเมตร Snow pellets กอตวเมอมการพอกของ supercooled water ตอ ice crystal หรอ snowflake อยในรปของ rime มนแตกตาง snow grains ทวาใหญกวา กรอบและบงาย มนจะกระเดงเมอตกบนพนแขงและมกจะแตก Ice pellets เปนรปของ precipitation ทประกอบดวยกอนน าแขงกลมทโปรงตาหรอโปรงแสง มนเปนรปทรงกลมหรอมรปรางไมสม าเสมอ และมเสนผานศนยกลาง ๕ มลลเมตร หรอนอยกวา มนมกจะกระเดงเมอกระทบพนแขงและมเสยงเมอกระทบ

- 105 -

องคการอตนยมวทยาโลก (WMO) ไดแบง Ice pellets ออกเปนสองชนด (ก) Raindrops ทแขง หรอ Snowflake ทละลายแลวเปนสวนใหญและกลบแขงตวอก (ข) กอนกลมของหมะทถกหอหมอยในชนบางของน าแขง (เดมเรยกวา “Small hail”) Hail เปน precipitation ในรปของลกกลมหรอกอนน าแขง หนวยอสระของลกเหบ เรยกวา

hailstone อาจมเสนผานศนยกลางตงแต ๕ ถง ๕0 มลลเมตรหรอบางครงมากกวา อนภาคทเลกกวาของมนถอวาเปน ice pellets

บางครง hailstone อาจประกอบดวยน าแขงทโปรงตาทงหมด อยางไรกตามมนมกจะประกอบดวยชดของชนทโปรงแสง

สมมตวาลกเหบเกดขนเมอ ice structure บางชนดตกลงใน supercooled water การกระทบและการพอกจะเกดขน ถามนเปน droplet ทใหญมนอาจปกคลมอนภาคน าแขงกอนและตอมากแขงตวเปนชนทโปรงตา โดยกลบกน supercooled droplet ทเลกกวาอาจแขงเมอกระทบท าใหอากาศเปนโพรงและเกดชนทโปรงแสง

กรรมวธเหลานจะเกดขนเหนอ freezing level ชนทโปรงตาและโปรงแสงสลบกนอาจเกดขนจาก hailstone ทเคลอนไปมาในสวนตางๆของเมฆ updrafts และ downdrafts ทรนแรงทเกดขนในเมฆ Cumulonimbus จะเปนตวน าใหเตบโต

Hailstone บางกอนแสดงปรากฏของชนทกอตวโดยการแขงและละลายสลบกน การแกวงขนและลงผาน freezing level อาจเกดขนในกรณเหลาน อยางไรกตามการตรวจคนเมอเรวๆนปรากฏวาโครงสรางรปใบไมอาจเกดขนเพยงเลกนอยโดยการจมลงผาน updraft

เมฆ Cumulonimbus มกจะอ านวยใหเกดลกเหบ เมฆเหลานมลกษณะ updraft ทรนแรงมความจน าทเปนของเหลวทใหญมาก ขนาด cloud-drop ใหญและมความสงทางดงทสงมาก

เพราะฉะนนลกเหบจงเกดบอยๆ ในระหวางทม thunderstorms อยางไรกตามการตกของลกเหบเกดขนภายในสวนเลกๆ ของ thunderstorms ฉะนนผตรวจบนพนดนอาจไมสงเกตเหนวามลกเหบเกดขน

โดยทวไปลกเหบตองตกผานอากาศหลายกโลเมตรซงอณหภมสงกวา 0 ซ เพราะฉะนน hailstone จงอาจละลายกอนทจะถงพนดน เปนเหตวาลกเหบไมคอยตรวจพบในระดบต าในแถบศนยสตร

ในการศกษา precipitation เราเกยวของ hydrometeors ซงถงพนดนขณะทอนภาคน าทเปนของเหลวและของแขงเหลานตกผานอากาศ ทศนวสยของบรรยากาศไดรบความกระทบกระเทอน lithometeros เชน ฝน ควน และอนภาคของแขงอนๆ ท าใหเพมความยงยากยงขนทจะมองเหนความแตกตางของวตถทอยไกลเราจะหาวาวดทศนวสยไดอยางไร และ factors อะไรเปนเหตใหมนเปลยนแปลง

- 106 -

ปญหำ

๑. ขนาดเฉลยของ cloud droplets เปน ๒0 ความเรวปลายทางของมนจะเปนอะไร? ท าไมขนาด raindrop จะตองใหญกวาน?มนเปนอยางไรท condensation ไมสามารถเปนเหตแหงความเตบโตของ cloud droplets ไปส raindrops.

๒. Precipitation หมายถงอะไร? ในรปอะไรท precipitation สามารถหลดจากเมฆ? จงพรรณนาโดยยอถงชนดของเมฆทผลตชนดของ precipitation ดงตอไปน

(๑) Drizzle (๒) Large water droplets (๓) Ice crystals

๓. จงเขยนบทความสนๆ เรอง Bergeron-Wegener Mechanism ๔. จงพดถง coalescence mechanism มนเปนเหตแหงความเตบโตของ showers โซน

รอนเปนอนมากไดอยางไร ๕. จงเขยนบนทกยอดงตอไปน

(๑) Translucent ice (๒) Hail formation

- 107 -

บทท ๑๓

VISIBILITY

เรามกจะประสบความยากล าบากในการมองดวตถทอยไกลในเวลากลางวนและแสงสวางทอยไกลในเวลากลางคน ทงนเนองจากความจรงทวาอนภาคเลกๆ ลอยอยในอากาศ อนภาคเหลานอาจรวม hydrometeors (fog, mist, rain,snow และอน ๆ) หรอ lithometeors (dust, smoke และอน ๆ)

แสงสวางจากวตถทอยไกลอาจถกดดโดยอนภาคเหลาน อยางไรกตาม scattering กเปนกรรมวธซงเปนตนเหตสวนใหญในการลดทศนวสย ภายใตสภาพทเปนฟาหลวหรอฝนแสงสวางสวนมากจากวตถทอยไกลอาจท าใหกระจายโดยอนภาคในอากาศกอนทมนจะมาถงตา

ในบทนเราจะพจารณาวาทศนวสยมค าจ ากดความอยางไรในอตนยมวทยา และทางทมนอาจรบความกระทบกระเทอน

๑๓.๑ Meteorological Visibility ในอตนยมวทยา ทศนวสยหมายถงการมองเหนไดตลอดปลอดโปรง ในบรรยากาศซงสมพนธกบสายตามนษย ก าหนดเปนระยะทางเพอความสะดวกคาทก าหนดใหส าหรบทศนวสยหมายถงสภาพเดยวกนของบรรยากาศทงกลางวนและกลางคน เจาหนาทอตนยมวทยาเกยวของกบทศนวสยทางระดบ ซงอาจแตกตางกนตามทศทาง ในกรณเชนนมกจะรายงานคาต าทสด จะตองตระหนกวาทศนวสยจากเครองบนแตกตางจากทศนวสยทางระดบซงนกอตนยมวทยาวดใกลผวโลก ทกคนทราบความจรงวาอาคารด ามดทขอบฟาอาจมองเหนไดไกลกวา วว ควาย ในคอกทอยโลงในระยะทางใกลวา จงท าใหเกดปญหาของความผดแผกตอภาพทอยไกลลบกบขนาดมมของวตถ ขอใหเราหาวาจะน า factors เหลานเขามาสการพจารณาไดอยางไร

๑๓.๒ ค ำจ ำกดควำมของทศนวสยเวลำกลำงวน ในเวลาทมแสงแดด ทศนวสยอตนยมวทยาก าหนดวาเปนระยะทางไกลทสดซงวตถด าทมขนาดเหมาะสมสามารถมองเหนและรวาเปนอะไร ตงอยตดกบขอบฟา มนจะตองมความกวางเปนมมทสายตาผตรวจอยางนอย 0.๕ องศา ทงทางระดบทางและทางดง อยางไรกตาม ในเวลาเดยวกน วตถจะตองไมใหญเกนไปในทางระดบ ซงจะท ามมมากกวา ๕ องศา เปนทนาสนใจจะบนทกวามม 0.๕ องศา อาจประมาณโดยการเจาะรในการวดไดอยางไร ถาเสนผานศนยกลางของรเปน ๗.๕ มลลเมตร มนจะท ามมประมาณ 0.๕ องศา เมอถอเหยยดตามความยาวของแขน วตถทอยในทศนวสยมองเหนตลอดเหมอนกบดทางชองหนาตางจะตองมขนาดเตมชอง การระบชอ ของวตถขนอยกบความคนเคยของผตรวจกบสงทอยลอมรอบจะตองบนทกวาค าจ ากด ความตองการใหผตรวจรจกรปรางของวตถทตดกบขอบฟาอยางไรกตาม กไมจ าเปนส าหรบเขาทจะตองรรายละเอยดเปนพเศษ

- 108 -

๑๓.๓ ทศนวสยเวลำกลำงคน ค าจ ากดความขางบนไมอาจจะใชในเวลากลางคนได ทศนวสยอตนยมวทยาทก าหนดวาระยะไกลทสดซงวตถด าทมขนาดเหมาะสมจะสามารถมองเหนและรจก ถำหำกควำมสวำงทวไปจะถกสรำงขนใหเทำกบระดบแสงสวำงตอนกลำงวนปกต ในทางปฏบต วตถทเหมาะสมทสดเพอใชหาทศนวสยเวลากลางคนกคอแสงสวางทไมมจดรวมแสงทมก าลงสองสวางปานกลางระยะทาง ภาพเงาด าของเนนเขาหรอภเขาทตดกบทองฟากอาจเอามาใชได แสงสวางทมองเหนเวลากลางคน มความยงยากมากกวาวตถทใชท าการตรวจในเวลากลางวนตดกบขอบฟา ความสามารถทจะใชขอแตกตางแสงรบหรขนอยกบความสวางโดยทวไปรอบตวผตรวจ หลงจากออกมาจากความสวางทเจดจาแลว กอาจใชเวลาสกครงชวโมงเพอใหนยนตาของบคคลปรบแตงเขากบสงแวดลอมไดโดยสมบรณ ดวยเหตนจงตองท าการตรวจทศนวสยในเวลากลางคนหลงจากทท าการตรวจกลางแจงอยางอนเสรจเรยบรอยแลว ในความมดทวไป แสงรบหรทสามารถมองเหนไดยงขนถาผตรวจไมมองตรงไปทแสงสวาง และเมอเขาเลอนจดภาพของเขา สของแสงสวางทจะตรวจมผลตอความสามารถของผตรวจทจะมองเหนมนถาความสวางทวไปลดลง จะมความล าบากยงขนในการระบแสงสมวงยงกวาแสงสแดง ส าหรบความมงหมายทางปฏบต ความสมพนธระหวางความสกสวางของแสงทก าหนดกบทศนวสยเวลากลางวนอาจใชในวธใดวธหนงดงตอไปน

(๑) ระยะไกลทสดซงแสงทมก าลงสองสวางเทากบ ๑00 แรงเทยนจะสามารถมองเหนได (๒) ก าลงสองสวางของแสงทเรมจะมองเหนในระยะทางทระบ ตารางทถอความสมพนธเหลานเปนหลกไดสรางขนส าหรบใชในการตรวจวดทศนวสยเวลา

กลางคน

๑๓.๔ เครองวดทศนวสย ไดมการประดษฐเครองวดทศนวสย แตยงไมมความถกตองแนนอนโดยสมบรณ ฉะนนจงไมมประโยชนในการใชเครองมอท าการวดในเวลากลางวน ถาหากสามารถใชชดของวตถทเหมาะสมเปนประโยชนในการตรวจไดโดยตรง แตตรงกนขาม เครองทศนวสยกลบมประโยชนในการตรวจเวลากลางคน หรอในเมอไมอาจหาวตถไกลๆทอยในระยะสายตาได ยกตวอยางเชน เมอยในเรอ เปนตน

๑๓.๕ factors ทกระทบกระเทอนตอทศนวสย สาเหตใหญทลดทศนวสยทางอตนยมวทยามดงตอไปน (ก) Precipitation (ข) Fog and mist (ค) Wind-blown spray from the sea

- 109 -

(ง) Oils (จ) Smoke (ฉ) Dust and sand (ช) Sait

๑๓.๖ Preciptation Effects ในกรณของ Preciptation ความมดคลมอาจมเหตมาจาก water droplets หรอ ice particles บางครง hydrometeors ทงสองชนดนเกดขนพรอมๆกน ทศนวสย rain ขนอยกบขนาดและปรมาณของ droplets ในปรมาตรทก าหนดใหของอากาศ light rain มผลนอยแต moderate rain มกจะลดทศนวสยเหลอ ๓-๑0 กโลเมตร อยางไรกตามใน heavy rain ทศนวสยอาจจะต าเพยง ๕0-๕00 เมตร ใน drizzle ทศนวสยขนอยกบความหนาแนน และอาจม range จากประมาณ ๑/๒ ถง ๓ กโลเมตร ถาหาก fog droplets เกดขนดวยทศนวสยอาจเหลอนอยกวา ๑/๒ กโลเมตร Snow มผลมากกวา rain ใน moderate snow ทศนวสยมกจะลดเหลอต ากวา ๑ กโลเมตร ใน heavy snow อาจม range จากประมาณ ๒00 เมตร ถง นอยกวา ๕0 เมตร ผลของลมกอาจส าคญ blowing snow จะเกดขนเมอ snow ถกพดขนจากพนดน มนจะเกดขนถาหาก snow แหงและเปนผง การลดอยางรนแรงของทศนวสยอาจเกดในอณหภมต า ซงพบในละตจดสง

๑๓.๗ Fog and Mist Fog มกจะประกอบดวย water droplets แต ice crystals อาจปรากฏไดในบางสภาพ ทละตจดสง “ice fogs ” อาจเกดขนถาอณหภมต ากวา -๒0 ซ โดยลมออนและสภาพอนๆ อ านวย เหนอทสง fog อาจถอวาเปนเมฆทพนดนอาจเปนชนดหนงของเมฆ โดยปกตทตองการลอยขนตาม adiabatic เพอการกอตวของมน อยางไรกตาม โดยทวไป condensation มกจะสมพนธกบผวพนทมความเยนสองชนดทแตกตางกนจะเกดขนโดยวธน

(ก) Radiation fog มสาเหตจากการเยนลงของพนดนโดย nocturnal radiation (ข) Advection fog มสาเหตจากการเคลอนตวของอากาศอนมาอยเหนอผวพนทเยนกวา Radiation fog เกดขนในคนทปรากฏจากเมฆ พนดนเยนลงโดย radiation และ

conduction ท าใหอณหภมของอากาศทอยใกลชดตดกนลดลง อยางไรกตามอากาศเปนตวน าทเหลวและการเยนลงอาจจ ากดในความลกเพยงสองสามเซนตเมตร dew หรอ frost อาจกอตวบนพนดนทเยนกวาโดยเอาไอน าไปลอยบรรยากาศ

อยางไรกตาม turbulence จะเปนเหตในการผสมกนของอากาศ การเยนลงอาจแผกวางไปทวความลกไดมากยงขน ถา turbulence มก าลงเพยงพอ เมฆ Stratus อาจกอตวขน (ดหวขอ ๑๑.๓)

- 110 -

ถาลมออนกวา และ turbulence มก าลงนอยกวา fog อาจจะกอตวบางสถานทเหมาะยงกวาทจะเกด fog เนองจาก local effects โดยทวไปสภาพทจ าเปนส าหรบการเกด radiation fog จะตองม dew-point สงเพยงพอ มการเยนลงในเวลากลางคนเพยงพอ และม turbulence เลกนอย

Advection fog กอตวเมออากาศเคลอนมาอยเหนอผวแผนดน หรอทะเลทเยนกวา อณหภมผวพนอยต ากวา dew-point ของอากาศทเคลอนเขามา การเยนลงโดย radiation เหนอแผนดนมกจะท าใหผลของ advection รนแรงขนเมออากาศชนอนจากทะเลมาถง ซงถอวาเปน advection radiation fog

Advection ยงเปนตนเหตในการกอตวของ steam fogs อยางไรกตามในกรณนเปนอากาศเยนซงพดพามา ขณะทผานผวพนน าทอน ไอน าจะระเหยเขาไปในอากาศซงมผลเชนเดยวกบการระเหยของน ารอนจากอางอาบน าในฤดหนาว

ชนดตางๆของ fogs ทไดกลาวมาขางบนนอาจถอวาเปน air-mass fogs โดยขนอยกบการเยนลงทเกดขนภายใน air-mass ทแผกวางและอยในระเบยบมากหรอนอย

โดยตรงกนขาม frontal fog เกดขนจากปฏกรยาภายในของสอง air-mass อาจเกดขนไดสองวธ วธหนงเกดขนเมอเมฆแผลงไปยงผวพนระหวางการเคลอนตวผานของ front โดยปกตเกดขนเหนอเนนพนดนทมระดบต า

อกวธหนงของ frontal fog เกดขนเมออากาศอมตวโดย continuous rain อณหภมจะถงจดน าคางไดโดยปราศจากการเยนลงของอากาศทอยต ากวาโดยเฉพาะสภาพอากาศเหลานจะเกดขนใน cold air ทอยขางหนา warm front โดย pre-frontal fogs ทสมพนธกบ warm fronts อาจมบรเวณกวางมาก

Fogs มผลอยางมากในการลดทศนวสย แสงสวางทมองเหนไดทกสไดรบความกระทบกระเทอนเสมอกน กรรมวธทางฟสกสซงผลต fog จงเกดขนในการกอตวของ mists ดวย เมอ water droplets ในอากาศลดทศนวสยเหลอต ากวา ๑ กโลเมตร นกอตนยมวทยาจะถอปรากฏการณนนเปน fog แทนทจะเปน mist

Fogs สวนมากจะกระจดกระจายไปโดย turbulence หรอโดยการอนขนแมวา turbulence เพยงเลกนอยจะจ าเปนส าหรบการกอตวของ fogs การผสมคลกเคลาในทางดง turbulence ทเพมขนกอาจน าไปสการกระจดกระจายได อากาศทอนกวาและแหงกวาจะผสมกบ fog และอนภาค fog กจะระเหย

Solar radiation ถกดดโดยพนดน (และโดย fog บางเลกนอย) แลวพนดนกใหความรอนแกอากาศทอยใกลเคยง และอนภาค fog กเรมระเหย

อยางไรกตาม จ าไววาผวบนของ fog คลายกบผวบนของเมฆ ฉะนนจงสะทอนบางสวนของ short-wave solar radiation ทเขามาและลดปรมาณทถงพนดนการอนขนของพนดนจงนอยกวาวนทไมมเมฆหมอกมาก ฉะนนหมอกทปรากฏจงมสวนทจะชวยคมครองตวเองจากการกระจดกระจายโดยการอนขนจากดวงอาทตย

- 111 -

๑๓.๘ Wind-Blown Spray ขณะทความเรวลมเพมขนเหนอทะเล ยอดของคลนจะสงขนและผลสดทาย spray จะเรมกอตวจากคลนหวแตก ดวยลมทแรงขนการพลงขนของฟองจะถกพดพาเขาไปในอากาศ เมอใดทความเรวลมแรงขนถงขนาด strong gale (๔๑-๔๗ knots) spray จะเรมกระทบกระเทอนตอทศนวสยทผวพน ผลของมนจะเพมขนตามความเรวลม และเมอลมแรงถงขนาดไตฝน (>๖๓ knots) ทศนวสยจะลดลงอยางมาก การลดลงของทศนวสยทเกดขนโดย Wind-Blown Spray สามารถกระทบกระเทอนฝงทะเลดวยลมบนฝงไดเชนเดยวกน

๑๓.๙ Oil Particles in the Atmosphere ทศนวสยในนครใหญๆ บางแหงอาจจะลดลงโดยการปรากฏของอนภาคน ามนในอากาศไดบาง ไอน ามนจากยานยนตเปนตนเหตใหญของอนภาคเหลาน ในนครใหญๆ เปนอนมากไดใหความสนใจเปนอยางมากตอการคดคนหาวธทจะลด air pollution (ความสกปรกในอากาศ) ซงเกดขนโดยอนภาคน ามนทเขามาสอากาศจากแหลงอตสาหกรรมและจากยานยนต

๑๓.๑0 Reduction of Visibility by Smoke Haze หนามกจะเกดขนโดย smoke จากไฟทเกดจากโรงงานอตสาหกรรมและตามบานเรอน อนภาคทใหญกวามแนวโนมทจะตกลงมาแต pollution เปนอนมากในรปของอนภาคทแยกอยางละเอยดยงคงลอยอยในอากาศ อนภาคเลกๆ เหลานมกจะเปรยบไดในขนาดเดยวกบ water droplets ใน mist หรอ fog วตถสวนมากทถกเผาไหมจะกอใหเกดอนภาคเลกๆ ของ carbon ซง carbon ของ smoke ท าใหเกด haze สด า ซงเปนลกษณะของนครอตสาหกรรมใหญๆ ถานหนและไมเมอเผาไหมจะกอใหเกดวตถทเหมอนน ามนดบตางๆ กน ซงเมอรวมกบอนภาค carbon จะท าใหเกดเขมา (soot) เชอเพลงเปนอนมากประกอบดวยปรมาณเลกนอยของก ามะถนซงท าใหเกดแกส sulphur dioxide (SO2) ในขณะเผาไหม จากการกระท าของแสงแดดบน sulphur dioxide น าไปสการกอตวของ sulphur trioxide (SO3) แกสนเปน hygroscopic มาก และ water droplets กอตวบนมน sulphur acid (H2SO4) จะเกดขนโดยวธน และนอกจากจะลดทศนวสยแลวยงท าใหเกดอนตรายตอสขภาพแกบคคลทอาศยอยในนครอตสาหกรรมดวย ถา inversion เกดขนมนจะตานทานกระแสไหลขนและ smoke จะถกจ ากดเขตอยในชนทต ากวาของบรรยากาศ ในสภาพทมลมออนและอากาศชน fogs อาจเกดขน ผลรวมของ smoke และ fog มกจะลดทศนวสยลงไดมาก ค าวา smog ใชแทนปรากฏการณน นอกจากจะเกดความไมสะดวกในการจราจรบนถนนและรถไฟแลวยงท าใหปญหาทรายแรงตอการบนและการเดนเรออกดวย นอกจากผลของมนทกระทบกระเทอนตอทศนวสย ในนครใหญๆเปนอนมาก smog มกจะเปนอนตรายตอสขภาพดวย ผลของการเผาไหมบางอยางอาจเปนพษ

- 112 -

๑๓.๑๑ Reduction of Visibility by Dust and Sand Dust หรอ sand อาจถกยกขนจากพนดนโดยลมและถกน าขนไป ความสงซงอนภาคจะลอยขนอยกบขนาดของมนและสภาพทเปนอยของอากาศ เมอทศนวสยลดลงเหลอต ำกวำ ๑ กโลเมตร ปรากฏการณท เกดขนอาจถอวาเปน sandstorm หรอ duststorm ซง sandstorms ประกอบดวยทรายหยาบซงยากมากทจะถกยกไปไกลๆ อนภาคทรายนนยากทจะแผขนไปไดถงความสงเกนกวา ๒0 หรอ ๓0 เมตร และมนจะไมถกพาไปเปนระยะไกลจากแหลงของมน Duststorms ประกอบดวยอนภาคเลกๆ ของฝนละเอยด และบางครงอาจกระจายไปไดถงความสงหลายกโลเมตรเหนอผวโลก ส าหรบฝนทจะถกยกขนและคงอยในอากาศจะตองอยในสภาพทอ านวย ประการแรก ผวดนตองแหงและเตมไปดวยฝนละออง ประการทสองอยางนอยจะตองมความเรวพอสมควรทจะท าใหฝนฟง ประการทสาม อากาศจะตอง unstable ถาการเคลอนไหวทางดงทกวางขวางเกดขนในสภาพ stable turbulence ทถกชกน าโดยลมท าใหความชนหมดไป ฝนจะลอยขนเพยงสองสามเมตร Duststorms อาจเกดขนเปนเวลานานและแผบรเวณกวาง หรอมสงเกดขนในทางเดนโดยสมพนธกบ squalls นอยๆ ของลม ในบางกรณมเมฆเลกนอยหรอไมมเมฆลอยทจะขดขวาง solar radiation พนดนไดรบความรอนอยางแรง และ lapse rates ชนเกดขนใกลพนดน ในสภาพอน ฝนยกขนเมอเมฆ Cumulus กอนใหญและ Cumulonimbus เกดขน lapse rate ทแรงปรากฏเดนชด และฝนอาจถกพาไปไดถงระดบเมฆ ฝนกอาจพาเอาฝนลงมาจากอากาศ Dustsorm ชนดทแผบรเวณกวางมากยงกวา จะเกดขนพรอมดวยมลมแรงเหนอบรเวณทะเลทราย ดวยสภาพ unstable พายนนจะคงอยไดหลายชวโมง ทศนวสยอาจลดลงเหนอสองสามรอยเมตร หรอในกรณหนกทสดอาจเหลอเพยงสองสามเมตรบางครงมนยาวนานตอไปถงเวลากลางคน แตโดยปกตมนจะลดความรนแรงเนองจาก lapse rate ลดลง ฝนละเอยดทถกพาขนไปบนโดย Dustsorm ชนดตางๆ จะคอยๆ แผกวางไปทวบรรยากาศ อนภาคเปนอนมากเลกนอยเกนไปทจะตกลงมาโดยความถวงในความเรวทสามารถวดได เปนผลใหอากาศในถนทะเลทรายรกษา haziness ไวได บางครงอาจเกดทสถานทหางจากแหลงก าเนดเปนระยะทางหลายพนกโลเมตร

๑๓.๑๒ The Effects of Salt Paeticles Sea spray มกจะระเหยหลงจากถกพดเขาไปในบรรยากาศ แตละ droplet กจะทงใหอนภาคเกลอกลายเปน condensation nucleus ในเวลาตอมา อนภาคเกลอทะเลเปน hygroscopic และบางครงน าจะกลนบนมนเมอความชนสมพนธต าเพยง ๗0% ถาความหนาแนนเทากนอนภาคเกลอทะเลมประสทธภาพมากกวาควนในการลดทศนวสย haze ทเกดขนโดยเกลอทะเลจะมสขาว

- 113 -

Factors หลายอยางซงกระทบกระเทอนตอทศนวสยไดรบอทธพลจากการเคลอนไหวของบรรยากาศ ในบทตอไป เราจะศกษาลกษณะของลมประจ าถนชนดตางๆ

ปญหำ

1. meteorological visibility หมายถงอะไร? จงท ารายการของสาเหตใหญทลดทศนวสยทางอตนยมวทยา

2. จงใหค านยาม day visibility ค านยามของ night visibility แตกตางจาก day visibility อยางไร? จงบอกชอวตถทเหมาะสมทสดทจะใชหา night visibility

3. เขยนบนทกยอดงตอไปน (1) Visibility meters (2) Visibility from an aircraft (3) Steam fog

4. จงอธบายการกอตวของ (1) Radiation fog (2) Advection fog ค าวา advection – radiation fog หมายถงอะไร

5. จงใหขอแตกตางระหวางค าวา air-mass fog กบ frontal fog จงอธบายโดยยอถงสองวธซง frontal fog สามารถเกดขน

6. จงอธบายการลดของทศนวสย โดยสงเหลาน (1) Smoke (2) Dust and sand (3) Salt particles

- 114 -

บทท ๑๔

LOCAL WINDS

ลกษณะของผวโลกแตกตางกนเปนอยางมาก มมหาสมทร ทะเลทราย ทงหมะ ปาไม ทะเลสาบ ทงหญา มหานครและอนๆ ปกคลมสวนตางๆ ของผวโลก บนแผนดนความสงแตกตางกนจากทหนงไปอกทหนง เหมอนกบเดนผานเนนเขา หบเขา ภเขา และอนๆ ณ ต าบลทใดๆ ลกษณะการไหลของบรรยากาศไดรบ อทธพลจากลกษณะของผวพนซงอากาศไหลผานและจากความสงทแตกตางกนของผวพนโลก ในบทนเราจะศกษาบางอยางจากผลเหลาน

๑๔.๑ Sea Breezes ใกลฝงทะเลลมบนฝงมกจะเรมตนระหวางเวลาสายๆ และขนถงความเรวสงสดในตอนบายและแลวกเงยบสงบไปในตอนต า ก าลงลมจะแรงขนในวนทมอากาศรอน แตอาจจะออนลงในสภาพทมเมฆมาก เรยกวา Sea Breezes ตนเหตของการไหลของอากาศกคออตราความแตกตางของการไดรบความรอนของพนผวดนและผวหนาน าทะเลเมอ solar radiation ตกลงมา ทานคงจะระลกไดจากหวขอ 3.6 วา ระหวางเวลากลางวนอณหภมของทะเลมไดขนรวดเรวเหมอนผวพนดน เปนผลใหอากาศทอยในชนต าเหนอแผนดนรอนกวาเหนอทะเล รป ๑๔.๑ แสดงผลบนล าอากาศสองล าทมความสงเทากน ล าหนงอยเหนอทะเล อกล าหนงอยเหนอแผนดน อากาศรอนเหนอแผนดนจะขยายตวออกและลอยขน อากาศบางสวนจะเขาไปในแถบทอยเหนอยอดล า

รป 14.1 Pressure Differences Arising from Heating Differences

ความกด (PL) ทความสงนมากกวาความกด (PS) เหนอทะเลทระดบเดยวกน เปนผลใหอากาศเบองบนมแนวโนมทจะเคลอนไปยงยอดของล าทเยน จากระดบทะเล ความกด (PS) เหนอทะเลสงกวาความกด (PL) เหนอแผนดนเนองการถายเทอากาศเบองบน เพราะฉะนนจงมแนวโนมทจะเคลอนจากทะเลมายงแผนดน นนคอ sea breeze เกดขน การหมนเวยนจะสมบรณตอเมออากาศเยนเบองบนทะเลจมลงแทนทอากาศเคลอนไปบนแผนดน

- 115 -

ผลตางๆ เหลานไดแสดงในรป 14.2 ทละตจดกวา 20 Coriolis force จะแรงพอทกระทบกระเทอนอยางมากตอทศทางของ sea breeze ขณะทการหมนเวยนเกดขน

รป 14.2 A Sea Breeze

ในแถบโซนรอน ความแตกตางระหวางอณหภมของแผนดนกบทะเลเดนชดมาก ดงนนจงมแนวโนมมากตอการเตบโตของ instability เหนอแผนดนทไดรบความรอน ฉะนน sea breeze จงมแนวโนมทจะแรงขนในแถบเหลาน ถาอากาศเหนอแผนดนชนและ unstable แลว thunderstorm อาจเกดขนหลงจากการเรมตนของ sea breeze

ในสภาพ synoptic บางอยาง gradient wind อาจอยในทศทางตรงกนขามกบ sea breeze ฉะนนจะหนวงการกอตวและในบางกรณคอยปองกนมใหมนมาถงแผนดน โดยตรงขาม ถา gradient wind อยในทศทางเดยวกบ sea breeze ความเรวลมรวมจะเพมขน

อกดานหนง บางครงลมรวมอาจมทศทางอยระหวางทศของ gradient wind กบ sea breeze ซงแสดงภาพในรป ๑๔.๓ โดยความยาวของลกศรเปนสดสวนกบความเรวลม

รป ๑๔.๓ Effect of Sea Breeze on Gradient Wind

ขณะทผลตางของอณหภมมากขนในตอนบาย pressure gradient ในทองถนระหวางทะเลกบแผนดนจะชนยงขน ก าลงของ sea breeze component จะเพมขนเปนผลให Coriolis force เพมขน และผลของ sea breeze อาจมทศทางเกอบขนานกบฝงยงขน

ในบรเวณทะเลสาบใหญๆ กรรมวธเชนเดยวกนน าไปสการกอตวของ lake breeze ซงมขนาดเลกกวา sea breeze

โดยตรงขาม การหมนเวยนของ monsoon เปนผลของความแตกตางในการไดรบความรอนท เกดขนในขนาดใหญ มนไมใชลมประจ าถน แต เกดขนระหวางมหาสมทรกบทวปท งหมด monsoons ของอนเดยและแถบอนเกดขนโดยวธน

- 116 -

๑๔.๒ Land Breezes ในแถบชายฝงเวลากลางคน land breezes อาจเกดขน มทศทางในชนทต ากวาจากแผนดน

สทะเล การเยนลงโดย radiation จากผวพนดนเกดขนเรวยงกวาจากทะเลทอยใกลเคยง ผลสดทาย อณหภมของแผนดนจะลงลดต ากวาของทะเล อากาศในชนทอยต ากวาของ

บรรยากาศกจะเยนลงเรวกวาอากาศทอยเหนอทะเล ในการกระท าดงนนมนจะหดตวและจมลง ความกดเบองบนเหนอแผนดนกจะต ากวาทระดบเดยวกนเหนอทะเล เปนผลใหอากาศม

แนวโนมทจะเคลอนจากทะเลไปยงแผนดนในระดบทสงกวา ทระดบทะเลจะมสภาพกลบกน ความกดเหนอทะเลต ากวาเหนอแผนดนเนองจากการถายเท

ของอากาศเบองบน เนองจากเหตนนอากาศในชนทต ากวาจงมแนวโนนทจะเคลอนจากแผนดนไปยงทะเลนนคอ land breezes เกดขน การหมนเวยนทสมบรณแสดงในรป ๑๔.๔

รปท ๑๔.๔ A Land Breeze

โดยทวไป land breezes ไมแรงเทา sea breeze ความแตกตางของการไดรบความรอนนอยกวา และดงนน pressure gradient ประจ าถนจงออนกวา มนเกดอยางชดเจนมากในแถบโซนรอน ซงบางครงมนอาจดนอากาศชนท unstable ใหลอย น าไปส thunderstorm นอกฝงเวลารงอรณ

๑๔.๓ Katabatic Winds ในคนทปราศจากเมฆอากาศมกจะไหลลงตามลาดเขา การไหลลงจะเปนเหตการณ พเศษ

ขณะทอากาศเคลอนลงสกนของหบเขาทมแมน าไหลไปสระดบทต ากวา การไหลของอากาศแบบนเรยกกวา Katabatic Winds ไดชอมาจากค า Greek ทม

ความหมายวา “go down” มนเกดขนในเวลากลางคนเมอพนแผนดนสญเสยความรอนโดย radiation

อากาศซงเยนลงโดยสมผสกบพนแผนดนทเยนจะแนนกวาอากาศทอยลอมรอบ แรงของความถวงจะเพมขน และมนจะถกดงลงระดบทต ากวา

รป ๑๔.๕ แสดงการไหลของ Katabatic Winds เกดขนไดอยางไร AB แทน slope ของเนนเขา จด C อยบนเขา และ D เปนจดทอยระดบเดยวกน ในอากาศอสสระ

- 117 -

รปท ๑๔.๕ A Katabatic Wind

การเยนลงโดย radiation ในคนทปราศจากเมฆจะลดอณหภมของพนดนท C อากาศทสมผสกบแผนดนจะเยนลงโดย conduction อากาศใกล C จะแนนกวาอากาศอสสระใกล D และการไหลตามความถวงของอากาศจะลงไปตามลาดเขา

ขณะทอากาศจมลงจะเกดการอดตวโดยมความกดสงกวาทระดบต ากวาอยเปนประจ า ถาเปนเพราะผลอนนอยางเดยวอากาศจะรอนขน และการไหลกจะหยดลงแตอกทางหนงอากาศยงคงสญเสยความรอน โดยการสมผสกบพนดนทเยนตอไปอกผลอนนจะแกการรอนขนตาม adiabatic และดงนน katabatic flow จงคงด าเนนตอไป

โดยปกต katabatic winds คอนขางออน อยางไรกตามในบางสภาพ มนอาจมความเรวมากถา slope ชนและเรยบ ซงเปนกรณพเศษ ถาผวพนปกคลมดวย snow หรอ ice

เมอทสงหรอภเขาอยชดกบฝงทะเล katabatic wind อาจชวยท าให land breeze ซงเกดเวลากลางคนแรงขน ซงอาจน าไปสลมนอกฝงทคอนขางแรง

๑๔.๔ Anabatic Winds Anabatic Winds เกดขนโดยกรรมวธตรงขามกบทเปนเหตแหงkatabatic wind ซง

anabatic Winds เปนการคอยๆ ไหลขนบนลาดเนนในวนทมอากาศรอนและแจมใส ส าหรบชอไดมาจากค า Greek ทมความหมายวา “go up”

ในวนทปราศจากเมฆและมอากาศรอน slope ทพนดนจะรอนขนโดย solar radiation และมอณหภมสงกวาอากาศ อยางไรกตาม อากาศทอยใกล slope จะไดรบความการสมผสและรอนกวาอากาศอสระในระดบเดยวกน

อากาศรอนจะ unstable และลอยขน และถกแทนทโดยอากาศทอยลอมรอบซงเยนกวาและแนนกวา ขณะทมนเคลอนขนตาม slope มนจะขยายตวเนองจากความกดต ากวาทอยเบองบน adiabatic cooling จะหยดการลอยตว ถาหากมนไมถกขดขวางโดยการรอนขนของอากาศโดยการสมผสกบ slope ทรอนซงยงคงด าเนนตอไป

โดยปกต Anabatic Winds คอนขางออน pressure gradients ทเกดขนโดยความแตกตางของการไดรบความรอนในวนทมแสงแดดอนแรงกลาอาจมมากอยางไรกตาม อากาศทถกดนขนเขาตองตอตานกบ force of gravity ซงท าใหลดความเรวในการไหลขนตาม slope

- 118 -

๑๔.๕ Fohn Winds ในยโรปลมฝายใตทแหงและรอนมกไหลลงทาง slopes ดานเหนอของภเขา Alps ลมนมชอในทองถนวา fohn

กรรมวธทางฟสกสซงท าใหเกดลมนจะเกดในสวยอนๆ ของโลกดวย ฉะนนนกอตนยมวทยาจงไดยอมรบค านเปนค าทวไปส าหรบลมแหงและรอนทเกดขนเชนเดยวกนในบรเวณภเขาอน ๆ

เมอพบกบสงขวางกนท เปนภเขา อากาศจะถกดนใหลอยขน และจะเกด adiabatic cooling ถาความจความชนของอากาศสงเพยงพอ ไอน าอาจกลนตวเปน water droplets ในบางกรณ ice crystals อาจกอตวถาอณหภมต าเพยงพอและม freezing nuclei

ในระหวาง cloud formation ความรองแฝงจะถกปลอยออกและบางสวน จะตอตาน adiabatic cooling ของอากาศทลอยขน มนจะเยนลงดวยอตราทต าลงคอ saturated adiabatic lapse rate การคายความรองแฝงนเปนกรรมวธส าคญอนหนงซงตอมาน าไปสการกอตวของ Fohn Winds

Precipitation ในรปของ rain หรอ snow อาจตกลงมาจากอากาศทลอยขนภายใน orographic cloud ทาง slope ดานตนลมของภเขา ฉะนน Precipitation จงลดความจความชนของอากาศซงยงด าเนนตอไปเหนอภเขา ดงนนกรรมวธนจงมความส าคญส าหรบการกอตวภายหลงของ Fohn Winds

ในระหวำงกำรไหลของอำกำศขนไปบนภเขำ กรรมวธส ำคญสองอยำงจะเกดขน ความรอนแฝงจากการกอตวของเมฆจะคอยชดเชยพลงงานความรอนใหแกอากาศทลอยขน การสญเสย water droplets หรอ ice crystals โดย Precipitation ท าใหอากาศแหงกวากอนทมนจะลอยขน

ขอใหเรำมำศกษำกำรเคลอนลงตำม slope ทางดานปลายลม อากาศทจมลงจะรอนขนเนองจาก adiabatic compression บางสวนของ cloud droplets จะระเหยและท าใหอากาศเยนลง บางสวนจะตอตาน adiabatic warming ดงนนอากาศจงรอนขนดวยอตราทต าลงคอ saturated adiabatic lapse rate

แตทอากาศทจมลงแหงกวากอนทมนจะถกดนใหลอยขนตามลาดเขา ฉะนนอนภาคเมฆทเหลออยจงระเหยภายหลงจากอากาศจมลง ในระยะทางสนตามลาดเขาฐานเมฆทางดานปลายลมจงสงกวาทางดานตนลม

ขณะทมนจมลงต ากวาระดบเมฆ มนจะรองขนตาม dry adiabatic lapse rate อณหภมจะสงขนอยางรวดเรว ในขณะทมนเดนทางจากฐานเมฆทอยสงลงมายงหบเขา

ขณะทมำถงหบเขำ อณหภมของมนจะสงกวากอนทมนจะเรมตนเดนทางขนบนลาดเขา ในความลกยงกวาของเมฆทางดานตนลมคายความรอนแฝงออกมามากกวาทดดเขาภายหลง ในระหวางระยะเวลาการระเหยสนๆ ในขณะจมลง

ดงนน อากาศจงแหงยงขนเพราะบางสวนของความชนไดเปลยนไปเปน Precipitation ซงFohn Winds ทลงไปถงลาดเขาทต ากวาทางดานปลายลมจงเปนลมแหงและรอน

- 119 -

รปท ๑๔.๖ แสดงวา Fohn Winds เกดขนไดอยางไร จงสงเกตวาฐานเมฆต าจะอยทางดานตนลมของภเขาและจ าไววา Precipitation จะตองเกดขนจงจะท าใหอากาศแหง

รป ๑๔.๖ The Fohn Wind

๑๔.๖ Fohn Wind Temperature Changes ในการทจะแสดงภาพการเปลยนแปลงของอณหภมทอาจเกดขนระหวางการเกดของ Fohn

Wind ขอใหเราสมมตวา อากาศลอยขนไปถงความสง ๓ กโลเมตร สมมตวาฐานเมฆอยสงกวาพนดนทางดานตนลม ๑ กโลเมตร สมมตวา Precipitation เกดขนในขณะลอยตว และฐานเมฆทางดานปลายลมอยสงกวา ใหฐานเมฆอยสงกวาดานตนลม ๑ กโลเมตร

สมมตวา อณหภมเรมแรก = ๒๐ ซ D.A.L.R. = ๑๐ซ. /กโลเมตร และ S.A.L.R. = ๖ ซ. /กเมตร รป ๑๔.๗ แสดงภาพการเปลยนแปลงของอณหภมซงเกดขนสงเกตวาอณหภมของอากาศเพมขนไดอยางไรเมอเคลอนผานภเขา

รป ๑๔.๗ Temperature Changes During Fohn Wind Development

ไมใชลมภเขาทงหมดทท าใหเกดผลของ Fohn ถาอากาศแหงเกนไปส าหรบการกอตวของเมฆมนจะลอยขนและเยนลงตาม dry adiabatic lapse rate โดยตลอดการรอนขนในขณะจมลงจะเทากบการเยนลง ในขณะทลอยขนและอณหภมในตอนเขาลงกจะมคาเทาเดน

ถาเมฆกอตว แตไมม precipitation เกดขน ฐานเมฆอาจเปนเชนเดยวกบอกดานหนงของภเขา สมมตวาไมม precipitation เกดขนในขณะลอยขนในตวอยางทแสดงในรป ๑๔.๗ จงตรวจสอบดวยตวของทานเองถงการเปลยนแปลงของอณหภมทจะเกดขนในขณะจมลง ถาไมมก ารผสม

- 120 -

คลกเคลากบอากาศทอยลอมรอบเกดขน จงสงเกตวาความแตกตางในอณหภมจะตรงกนขามกบในขณะทลอยขนฉะนนอณหภมในขนสดทายจะเทาอณหภมเมอเรมตน มนจงไมเปน Fohn Wind

ลมประจ าถนชนดตางๆ เปนตนเหตส าหรบลกษณะพเศษหลายอยางของลมฟาอากาศในทองถนซงพนโลกไมอยในระเบยบ ผลของมนมกจะเกดขนเปนระยะๆ โดยเฉพาะอยางยง ถามนใหการกระท าทรนแรงส าหรบกรรมวธบรรยากาศ ในบทตอไป เราจะศกษาปรากฏการณทรนแรงมากขนบางอยางซงเกดขนในบรรยากาศ และสบคนวามนเกดขนไดอยางไร

ปญหำ

๑. จงอธบายการเกด sea breeze และกระแสไหลกลบเบองบน แสดงภาพโดย diagram ๒. จงใหขอแตกตางระหวาง katabatic กบ anabatic winds และโดยใช diagrams จง

แสดงวาแตละชนดของลมเกดขนไดอยางไร ๓. เขยนบนทกยอดงตอไปน

(๑.) Lake breeze (๒.) Land breeze

๔. Fohn Wind หมายถงอะไร? จงอธบายกรรมวธซงเปนเหตแหงคณสมบตสองประการดงตอไปน (๑.) High temperature (๒.) Low relative humidity

๕. จงอธบายผลของ gradient wind บน sea breeze ท าไมทศทางของผลของ sea breeze เองจงเปลยนแปลงทศทางขณะทผลตางของอณหภมระหวางแผนดนกบทะเลเพมขน ?

- 121 -

บทท ๑๕

SEVERE LOCAL STORMS

ระบบลมฟาอากาศบางอยางมกจะมขนาดเลกเกนไปทจะตรวจพบในแผนทลมฟาอากาศ แตกระนนกยงสามารถท าใหเกดผลทางลมฟาอากาศทมความส าคญในทองถนอยางใหญหลวง ลมประจ าถนซ ง เรา ไดกล าวถ ง ในบทท แล วกอย ในประเภทน ปรากฏการณท ร นแรงย งกว า เชน thunderstorms และ tornadoes กรวมอยในพวกนดวย ในบทนเราจะของเกยวของกบลกษณะและกรรมวธทางฟสกสซงสมพนธกบพายประจ าถนทมความรนแรงบางอยาง

๑๕.๑ Significance of Scale in Meteorology ปรากฏการณลมฟาอากาศทแตกตางกนหลายอยางเกดขนม range ในขนาดจาก eddies

เลกๆ จนถง thunderstorms, depressions และสงทใหญกวาซงเกดขนในขนาดครงโลกหรอในขนาดโลก Micro-meteorology เกยวกบกรรมวธลมฟาอากาศขนาดเลก ค าวา “micro” ไดมาจาก Greek ทมความหมายวา “small” ซง Micro-meteorology เกยวของเบองตนกบกรรมวธ turbulence และ evaporation ซงเกดขนในขนทอยถดจากพนดน ปรากฏการณลมฟาอากาศ เชน seabreezes และ thunderstorms ศกษาใน meso-meteorology ค าเตมหนา “meso-” ไดมาจากค า Greek “mesos” ซงหมายถง “middle” ฉะนนจงเกยวกบปรากฏการณลมฟาอากาศในขนาดปานกลาง และเหลานมกจะบรรยายเปนลกษณะขนาดปานกลางของการหมนเวยนบรรยากาศ ยงมทใหญกวาคอ depressions (Lows) และ anticyclones (highs) ทปรากฏการณในแผนทลมฟาอากาศ synoptic meteorology เกยวกบชนดเหลานของระบบลมฟาอากาศทเกดขนในขนาด synoptic แมลกษณะทใหญกวาจะสามารถตรวจพบบนแผนทลมฟาอากาศซกโลก คลนใหญและลกษณะการหมนเวยนสวนใหญจะเกดขนบน macro-scale การศกษาปรากฏการณเหลานเรยกวา macro-meteorology ค าเตมหนาไดมาจากค า Greek “macros” ทมความหมายวา “large”

ในบทนเราจะตองศกษาปรากฏการณขนาดปานกลางบางอยางซ งท าใหเกดสภาพลมฟาอากาศทรนแรง เพราะวามนมกจะยากทจะตรวจพบบนแผนทลมฟาอากาศมาตรฐาน มนมกจะหมายถงพายประจ าถน หมายถงวาผลของมนไมคอยส าคญ โดยความจรงพายทรนแรงทสดชนดหนงกคอ tornado กระนนผลในการกอความพนาศของมนกยงจ ากดอยในเนอทเลกๆ

- 122 -

๑๕.๒ Thunderstorms ในบทท๙ เราไดพดถงชนดตางๆของ meteors ท ไมเกยวกบดวงดาวซงศกษาอย ในอตนยมวทยา electrometeor เปนปรากฏการณของไฟฟาในบรรยากาศทมองเหนไดหรอไดยนเสยง

ฉะนน Thunderstorms จงเปน electrometeor อยางหนง องคการอตนยมวทยาโลกไดอธบายวาเปนการปลอยกระแสไฟฟาอยางฉบพลนตงแตหนงครงขนไป ปรากฏโดยประกายของแสง (ฟำแลบ) และเสยงทดงชดเจนหรอเสยงครางอยางแรง (ฟำรอง)

ฟารองเปนเสยงการปลอยกระแสไฟฟาทเปนฟาแลบ อยางไรกตามความเรวของแสงเรวกวาเสยงมาก เปนผลใหเสยงของ thunder ชากวาอยางเหนไดชด ถาหากฟาแลบเกดขนในระยะทางไกลมากจากผตรวจ

ลมแรง ฝนทตกอยางหนก ฟารองและฟาแลบเปนพยานหลกฐานถงการสนเปลองพลงงานอนมหมา ระหวางทมพายฟาคะนองอนรนแรง พลงงานเหลานสวนใหญไดมาจากความรอนแฝงทปลอยออกระหวางการกลนตวของไอน า บางสวนของความรอนนจะถกเปลยนเปนพลงงานจลน และเปนเหตแหงลมแรงทเกดขนพรอมกบพายฟาคะนอง

Thunderstorms เกดใน convective clouds และมกจะสมพนธกบ precipitation ซงตกถงพนดนในรปของ shower of rain, snow pellets, ice pellets หรอลกเหบ

การเกดลกเหบไดพดในหวขอ ๑๒.๘ แลวลกเหบและฟาแลบมกจะสมพนธซงกนและกน แตลกเหบมกจะละลายเสยกอนทจะมาถงพนดน

ประกายของฟาแลบเปนตวอยางของประกายไฟฟาขนาดใหญ ประกายหรอการปลอยกระแสเกดขนเมอความตางศกยไฟฟาสองจดทคนโดยอากาศมคาสงมาก คานขนอยกบความเปนตวน าไฟฟาของอากาศและระยะทางระหวางจดทงสอง

ความตางศกยไฟฟาเกดขนในเมฆเมอประจไฟฟาบวกและลบถกแยกออกจากกนและกน ยงมความไมแนใจอกเปนอนมากเชนลกษณะของกลไกทแทจรงทท าใหเกดสภาพเหลาน

อยางไรกตามกรกนวาผวนอกสดของ water droplets สวนใหญเปนประจไฟฟาลบ ในขณะทภายใตชนนเปนสวนหนงของประจไฟฟาบวก frictional forces ทเกดขนในระหวางทเกดพายอนรนแรงสามารถเคลอนชนภายนอกออกจาก droplets เหลาน และแยกประจไฟฟาออกจากกนได การแยกประจไฟฟาอาจเกดขนเมอน าแขงตว หรอเมอ ice crystals ละลายไดดวย

การตรวจคนโดย sounding balloons และโดยวถทางอนท าใหเราไดทราบถงลกษณะ สวนใหญของการแยกประจไฟฟาทเกดขนในเมฆพายฟาคะนอง กลาวคอ

(ก) บรเวณประจไฟฟาบวกอยทยอดเมฆ (ข) กลมของอนภาคประจไฟฟาลบอยในแถบตอนกลางของเมฆภายใตแถบทมประจไฟฟา

ลบมกจะมบรเวณทสอง แตแคบกวาของประจไฟฟาบวก

- 123 -

เมอความตางศกยไฟฟาระหวางเมฆกบพนดนหรอระหวางเมฆสองกอนหรอระหวางสวนของเมฆเกนก าลงฉนวน (breakdown potential) การปลอยประแสไฟฟา (ฟาแลบ) กจะเกดขน

๑๕.๓ The Life History of a Thunderstorm Cell คงจะเคยเหนปมปมซงโปงขนไปในสวนทก าลงเตมโตของ convection cloud บางครงมวล

ทเกดตอเนองหรอแนวของ Thunderstorm จะแผกวางในทางระดบไดไกลเกนกวา ๕๐ กโลเมตร บางครงกเปนไปไดทจะเกยวของกบ Thunderstorm ดวยหนวยของการพาความรองท

เรยกวา cell เสนผานศนยกลางของ เซลลพำยฟำคะนอง อาจอยในราว ๑๐กโลเมตร เซลลทอยโดดเดยวอาจกอตวจากเมฆ cumulus ทก าลงเตบโตหลายกอนบางครงปมทแขงแรงจะปรากฏอยเหนอมวลเมฆทกวาง

โดยทวไปมโอกาสส าหรบ cells ทอยใกลเคยงกนจะมารวมกน อยางไรกตามกสามารถแบงไดตามรปแบบของ precipitation ทแยกจากกนในการสะทอนของ radar เครองบนมกจะบนผานแถบทมความปนปวนนอยซงอยในสวนทตอเนองกนระหวาง cells

เรองราวตงแตเกดจนตายของเซลลพายฟาคะนองสามารถแบงออกไดเปนสามระยะโดยถอตามความเรวและทศทางของกระแสทางดง

(ก) ระยะเจรญเตบโต (ข) ระยะโตเตมท (ค) ระยะก าลงจะตาย ในระยะเจรญเตมโต กระแสไหลขนทางดงทมก าลงแรงเกดขนตลอดทวกอนเมฆ แมวา

นกบนจะรายงานฝนหรอหมะภายในเมฆกปรากฏคลายกบวาจะลอยอยโดยกระแสไหลขน เพราะไมม precipitation ตกถงพนดนในระยะนเลย รป๑๕.๑ แสดงใหเหนสภาพน

รป 15.1 The Growing Storm

ระยะโตเตมท เรมเมอหยดเลกๆ ของอนภาคน าแขงตกลงมาจากฐานเมฆอยางเหนไดชดเจนเวนแตในแถบแหงแลง มนมกจะตกถงพนดนเปน precipitation ขนาดและกลมของหยดหรออนภาค น าแขงจะใหญเกนไปทกระแสไหลขนสามารถพยงเอาไวได

- 124 -

เครองตานทานทเกดจากความกระทบกระเทอนทกระท าโดย hydrometeors ทตกลงมาชวยเปลยนกระแสไหลขนเปนกระแสไหลลงในบางสวนของพาย อยางไรกตามกระแสไหลขนยงคงด าเนนตอไป และมกจะมก าลงสงสดในสวนบนของเมฆในระยะแรกทเตบโตเตมท

กระแสไหลมกจะไมแรงและเหนไดชดทสดในสวนลางของเมฆ อากาศทจมลงจะถกดนใหแผออกทางขางใกลพนโลก มกจะกอใหเกดลม squalls ทมก าลงแรงมาก ในกระแสไหลลงอณหภมจะต ากวาอากาศทอยลอมรอบ รป ๑๕.๒ แสดงผลอนน

รป 15.2 The Mature Storm

ระยะโตเตมทของเซลลพายฟาคะนองอาจตดตามโดยผลทรนแรงใกลพนโลกรวมกระแสไหลลงทแรงของอากาศเยน squalls, ฝนทตกอยางหนกและลกเหบดวย

ในระยะก ำลงจะตำย กระแสไหลขนจะหายไปหมด ประแสไหลลงจะแผไปทวเซลลทงหมด และจะไมมการกลนตวเกดขนตอไปอกเมอการสนบสนนตอการตกลงมาของ water droplets และ ice particles สนสดกระแสไหลลงกจะออนไปดวย ตามทแสดงไวในรป ๑๕.๓

รป 15.3 The Dying Storm

ขณะทกระแสไหลลงและฝนยงมอย เซลลทงหมดจะเยนกวาอากาศทอยลอมรอบ ในขณะทมนหยดไปอณหภมภายในเซลลกจะกลบคนทเดมประมาณคาเดยวกนกบสงแวดลอมแลวการสลายตวกสมบรณเหลอเพยงเมฆ stratiform เลกนอยเทานนทผวพน สญลกษณทงหมดของพายฟาคะนองและกระแสไหลลงไมปรากฏอยเลย

- 125 -

๑๕.๔ Types of Thunderstorms Thunderstorms อาจเกดขนในภาวะทาง synoptic ไดหลายอยางความตองการเบองตน

ส าหรบการกอตวของมน มดงตอไปน (ก) มอากาศชนตลอดความลกมากของบรรยากาศ

(ข) บรรยากาศ unstable ส าหรบอากาศทอมตวแผขนไปถงระดบสงมาก (ค) กลไกยกตวอยางแรงดนอากาศขนเบองบนถงระดบสงมาก Thunderstorms อาจกอตวไดภายใน air mass เรยกวา air mass thunderstorms

กลไกยกตวอาจมไดโดยการลอยขนตามลาดเขา การพาความรอนทางดงหรอการลอยขนเปนบรเวณกวาง factors เหลานไดกลาวแลวในบทท ๑๑

Thunderstorms อาจกอตวขนโดยเปนผลจากปฏกรยาภายในของมวลอากาศสองมวล ซงเรยกวา frontal Thunderstorms การยกตวขนโดยอากาศเยนเซาะเขาไปใตอากาศชนอน หรอโดยอากาศชนอนขนมาทบอากาศเยน

บางครงการรวมกนมากกวาหนงกรรมวธจะใหการกระท าทกอใหเกดการยกตวอากาศ unstable ทชน กลไกยกตวของมนเองมแนวโนมทจะท าให lapse rate ชนขนและกระตนการกอตวของ thunderstorms ๑๕.๕ กำรตรวจคน Thunderstorms

Thunderstorms เปนปรากฏการณลมฟาอากาศในขนาดปานกลาง มกจะเลกเกนไปทจะตรวจพบในแผนทอากาศมาตรฐาน เนองจากกระยะทางระหวางสถานทรายงานหางกนมาก

บางครงขายปฏบตงานทใกลชดกนของรายงานทางอตนยมวทยาไดรบจากสถานซงอยภายในบรเวณจ ากดเชนอยใกลสนานบนใหญ การวเคราะหในขนาดกลางอาจตรวจพบการปรากฏของ Thunderstorms ในทองถนได

ในสองสามปทผานมาไดรบประโยชนเปนอนมากจากเครองมอ electronic เพอหาต าบลทของ Thunderstorms วธหนงเกยวกบต าบลทของการปลอยกระแสไฟฟาของ Thunderstorms ฟาแลบมกจะท าใหเกดการหยดชวขณะบนเครองวทย และความจรงอนนสามารถเอามาใชหาต าบลทของ Thunderstorms

เมอมฟาแลบเกดขน พลงงานบางสวนถกแบงออกในรปของคลนวทยความถต า ซงมแนวโนมทจะไปตามความโคงของโลกดวยการลดก าลงทนอยมาก และสามารถตรวจพบหางออกไปเปนพนๆกโลเมตร

การปลอยกระแสของฟาแลบเรยกวา atmospherics (การรบกวนคลนวทยจากอากาศ) หรอ sferics (the study of atmospherics โดยเฉพาะทางดานอตนยมวทยา บางคร งเขยนวา spherics) เครองมอทใชหาต าบลทของการปลอยกระแสไฟฟาและ Thunderstorms เรยกวา sferics equipment สถานทอยหางกนมากหลายสถานตดตอกนไดโดยโทรศพทหรอวทย ทกสถานจะไดรบทศทางของประกายแสงอนหนง และทตงของมนกอาจหาโดยวธสรางรปสามเหลยม การ

- 126 -

ตรวจ sferics เปนประโยชนในการตรวจคนหา Thunderstorms ซงอาจมต าบลทหางออกไปไกลถงสองสามพนกโลเมตรเหนอมหาสมทรหรอบรเวณทอยนอกเมอง

การตรวจ Thunderstorms ทาง electronic อาจไดรบผลส าเรจโดยการใช radar equipment เครองสงวทยแบบพเศษจะกระจายคลนวทยทมความยาวคลนแนนอน water droplets และ ice crystals จะสะทอน, กระจายและดดคลนวทยทตกลงบนมน

ถาอนภาคมขนาดใหญเกนไป พลงงานบางสวนอาจเดนกลบมาตามทางเดมและถกสกดโดยสายอากาศของเครองรบ สญญาณทสะทองอาจตรวจไดโดย radar echoes บน screen ทเปดเผย

หยดฝนและผลกหมะมขนาดใหญพอทจะท าใหเกด radar echoes รปแบบ precipitation อาจตรวจพบโดยวธนไดเปนระยะหางออกไปหลายรอยกโลเมตร Thunderstorms ท าใหเกด radar echoes ทมรปรางลกษณะพเศษ

๑๕.๖ Tornadoes Tornadoes เปน disturbances ทรนแรงทสดของบรรยากาศ และมนยงมขนาดเลกเกนไป

ทจะตรวจพบบนแผนทอากาศมาตรฐาน มนอาจมชวงของเสนผานศนยกลางจากคาทนอยกวารอยเมตรถง ๑ กโลเมตรหรอราวๆนน

พายทมเสยงสนนและหมนเปนวงเหลานอาจท าใหมความเรวลมเกนกวา ๕๐๐ กโลเมตรตอชวโมง ในขณะทมนผานเหนอพนโลกมนเดนทางดวยความเรวประมาณ ๕๐ กโลเมตรตอชวโมง และมความยาวของทางเดนเพยงสองสามกโลเมตรอยางไรกตามบางครงระยะทางไกลถงหนงรอยกโลเมตรหรอมากกวานน

Tornadoes มกจะเปนผลมาจาก instability ทมอยางเหลอลนในบรรยากาศและม environment lapse rates ทชน มความสมพนธอยางใกลชดกบพายฟาคะนองทรนแรง ส าหรบชอนนไดมาจากค าสเปน “tronada” ซงหมายถง Thunderstorm

Tornado ปรากฏครงแรกเปน funnel-shaped cloud (เมฆรปกรวยหรองวงชาง) แผลงมาจากฐานของเมฆ Cumulonimbus หลงจากมนแตะพนดน งวงจะกอความพนาศฉบหาย ท าลายอาคารและดดดนทรายและฝนขนไปในอากาศ รถยนต สตวเลยง และวตถหนกๆ อาจดดขนไปขางบนและตกลงมากองหางจากเดมหลายรอยเมตร

นอกจากลมแรง การท าลายอาคารบางสวนเปนผลเนองมาจากการระเบดความกดอาจลดลงมากกวา ๕๐ มลลบารในชวเวลาไมถงหนงนาท ความแตกตางกนมากของความกดทอยภายในอาคารทปดทบกบบรรยากาศภายนอกน าไปสการระเบด ซงจะระเบดก าแพงและเพดานออกมา

โดยเฉล ยม Tornadoes เกดขน ในสหรฐอเมรกาแตละป เกอบ ๒๐๐ ตว หบ เขา Mississippi เปนแถบทเกด Tornadoes อยางไรกตาม Tornadoes กเกดไดทกทวป และเปนเหตใหมการท าลายอยางใหญหลวงตอสมบตพสฐานในบรเวณชมชน

- 127 -

๑๕.๗ Waterspouts Waterspouts เกดขนเหนอทะเล และเปนเหตใหเกดความเสยหายอยางมากแกเรอทอยใน

เสนทางเดนของมน มสองชนด ชนดหนงกอตวมาจากเมฆ Cumulonimbus และทแทกคอ Tornadoes ทเกดขนเหนอน า

นนเอง อกชนดหนงกอตวขนไปจากผวหนาน า และไมเกยวของโดยตรงกบเมฆ ทงสองชนดเรยกวา Waterspouts เพราะวาน าถกดดขนขางบน เชนเดยวกบ Tornadoes ท

ดดฝนและดนทรายขนไปเหนอแผนดน ชนดทไมเกยวของกบเมฆมความรนแรงอยกวามาก มนมลกษณะเชนเดยวกนกบ “dust devils” เกดขนเหนอทะเลทรายทรอนจด

เราไดทราบแลววาพายประจ าถนสามารถท าใหเกดผลทรนแรง และเปนเหตแหงความพนาศอนใหญหลวง การตรวจคนจ าตองใชวธพเศษ เพราะวาการปรากฏของตวการส าคญทมขนาดปานกลางไมอาจพบไดในแผนทอากาศ ทใชกนตามปกตทสถานตรวจอากาศ อยางไรกตามแผนทเหลานมคาอยางยงในการหาต าบลทของการปรากฏตวของระบบในขนาด synoptic เชน depressions (lows) และ anticyclones (highs) ระบบเหลานเกยวของกบปรากฏการณลมฟาอากาศขนาดใหญซงจะไดศกษาในบทตอไป

ปญหำ

๑. จงกลาวถงคณสมบตทางฟสกสของ Thunderstorm จากทรรศนะตอไปน (๑.) แหลงพลงงาน (๒.) การแยกประจไฟฟาในเมฆ

๒. เขยนขอความสนๆเรอง the life history of a Thunderstorm cell ภายใตหวขอตอไปน (๑.) Growing stage (๒.) Mature stage (๓.) Dying stage เขยน diagram แสดงภาพลกษณะของ Thunderstorm ใน mature stage

๓. เขยนบนทกยอดงตอไปน (๑.) Meso-meteorology (๒.) Sferics equipment (๓.) Water spouts

๔. ความตองกสรเบองตนในการกอตวของ Thunderstorm คออะไร? จ าแนกขอแตกตางระหวาง air-mass Thunderstorm กบ frontal–Thunderstorms

๕. จงกลาวถงลกษณะของ tornadoes อธบายเหตของ “explosive effect”

- 128 -

บทท ๑๖

ALR MASSES AND FRONTS

เมออากาศอยเหนอผวพนทเปนลกษณะเดยวกนและมบรเวณกวางขวาง เปนเวลาหลายวนหรอเปนสปดาหจะไดรบคณสมบตของงผวพนทอยขางใต ถาอากาศมอณหภมเยนกวาผวพนทอยขางใตกจะท าใหตวเองอนขนและความรอนจากผวพนอาจถายเทขนไปขางบนไดตลอดชนทมความหนาหลายกเมตร ท านองเดยวกนอากาศซงอยเหนอผวมหาสมทรจะคอยๆ ไดรบความชนเพมขน

ดงนนอณหภมและความจชนของอากาศ จงโนนเขาไปหาสภาพสมดลกบผวพนทอยขางใต ผลสดทายจะเขาถงสถานะนไดใกลเคยงเพยงใดนนขนอยกบสภาพแวดลอม จงเปนทเหนไดชดวาระยะเวลาทอยในแถบนนกจะตองมความส าคญ

ในบทน กอนอนเราจะพจารณาถงสถานะซงความหนาของอากาศเขาถงอณหภมและความชนตามลกษณะของผวพนทอยขางใต ภายใตสภาพแวดลอมเหลานจะเกบรกษาคณสมบตเหลานในระยะเวลาหนงหลงจากทมนไปจากแถบทเปนตนก าเนดตอไปเราจะตองศกษาวาอะไรจะเกดขน เมอมนพบกบอากาศ ซงเคยอยในแถบทตางกน

๑๖.๑ Definition of an Air Mass เมออากาศไดยดครองคณสมบตทเหมอนกนกบบรเวณพนทกวางขวางทอยขางใต แลวจะถก

เรยกวา air Mass แทบทกระดบอณหภมและความจความชนของมนเกอบจะมคาเชนเดยวกนตลอดระยะทางทางระดบทกวางขวาง

๑๖.๒ Source Regions ในการทมวลอากาศจะมคณสมบตเปนอนหนงอนเดยวกนจ าเปนตองอยนงๆ เปนระยะเวลาหลายวนทจะเรยกไดวาเปนมวลอากาศจะตองปกคลมบรเวณกวางของพนโลกทมลกษณะเดยวกนซ งผวพนเชนนนเรยกวา air mass source region อากาศทอยเฉยๆจะสมพนธกบ anticyclones (highs) ทอยกบทหรอเคลอนทชาอนมบรเวณใกลเคยงกบศนยกลางของบรเวณความกดอากาศสงเหลานความชนของความกดอากาศมก าลงออน และลมสงบหรอออนเปนประจ าเหนอบรเวณพนทอนกวางใหญของผวโลก สภาพเหลานจะพบในบรเวณใกลเคยงกบ sub-tropical high pressure belt และ polar high pressure region ของแตละซกโลก

อากาศอาจคงอยในชวงเวลาในต าบลทอนๆ ดวย เชน บรเวณความกดอากาศสงทกวางใหญมกจะเกดเหนอทวปในระหวางฤดหนาว

๑๖.๓ Classification of Air Masses ภาพของการหมนเวยนทวไปของบรรยากาศบางครงแสดงแนวปะทะเดยวในแตละซกโลก คอ

polar front โดยทวไป polar front ของแตละซกโลกเวยนรอบโลกในละตจดกลาง อยางไรกตามมนอาจจะวกเวยนไปทางเสนศนยสตร หรอขวโลกแลวกอตวเปนชดของคลนรอบๆ แตละซกโลก

- 129 -

อากาศอนทางดานศนยสตรของ polar front เรยกวา “tropical air mass” มนอาจจะรวมอากาศจาก sub-tropical ไดพอๆกบ tropical regions

ดานขวโลกของ polar front อากาศหนาว เรยกวา “polar air mass” ไมจ าเปนทจะตองมก าเนดทางแถบขวโลก แตอาจกอตวในบรเวณ sub- polar ไดเชนเดยวกน

เพยงสองชนดของ air masses รวมอยในภาพน คอ warm tropical air mass กบ cold polar air mass ลกษณะของอากาศใกล เคยงความจร ง ในระดบกลางและระดบบนของ troposphere อยางไรกตามภาพสบสนยงขนในระดบต ากวาของ troposphere

ความสลบซบซอนเกดขนในระดบลางของ troposphere ดวยเหตผลสองประการ ประการแรก การหมนเวยนซ าซอนมากยงขนทระดบต า air masses ชนดชวคราวหรอหวเลยวหวตอเปนอนมากเกดขน และมาจาก fronts ทอยโดดเดยว ซงมกจะไมอยยนนาน

ประการทสอง ทวปและมหาสมทรใหคณสมบตทแตกตางกนแกบรรยากาศทปกคลมอย ฉะนน air masses ทมคณสมบตตรงกนขามจงเกดมขน ความแตกตางเหลานเหนไดเดนในระดบลางของ troposphere ยงกวาระดบบน

วธหนงของการจดชน air masses เกยวกบ source regions วธนมกจะเปนประโยชนในแถบทอยใกลกบแหลงก าเนด air mass

อยางไรกตาม เมอค านงถงสวนใหญของโลกกไมสามารถทจะใชชอแหลงก าเนดไดเปนเวลานาน ผลสดทายอากาศจะเปลยนคณสมบตขณะทมนเคลอนไปยงแถบตางๆ ดงนนชอตนก าเนดจงมความหมายเพยงประวตทเพงผานมาของมวลอากาศเทานน

เมอเกยวของกบ lower troposphere นกอตนยมวทยาบางคนใชการแบงชนทวไปขนแรกค านงถงละตจดของแถบก ำเนด ในกรณทมละตจดเพมเขามาใชถอยค าตอไปน

(ก.) Equatorial Air (ข.) Tropical air (ค.) Polar air (ง.) Arctic (or Antarctic ) air Factor ไดรบความกระทบกระเทอนโดยละตจดมากทสดคอ อณหภม การแบงแยกระหวาง

(ก) กบ (ข) ยากทจะก าหนดลงไป โดยทความแตกตางทเดนชดในอณหภมยากทจะคงอยไดเปนระยะเวลานาน ในแถบทรอนกวาของโลก อยางไรกตาม Arctic (or Antarctic ) air หนาวจดและแหง (เพราะวามนสามารถรกษาความชนไวไดนอยมาก) เพราะฉะนนบางครงจงเปนไปไดทจะแบงแยก front ระหวาง (ค) และ (ง)

การแบงชนรองลงมาไดพจารณาความแตกตางในความจความชนระหวางสองมวลอากาศ อากาศทมตนก าเนดเหนอมหาสมทรมความจความชนสงเรยกวา maritime air mass โดยตรงกนขามอากาศซงกอตวเหนอพนดนจะแหง เรยกกวา continental air mass

- 130 -

การตรวจเรดโอซอนดมกจะใหความแจมแจงของคณสมบตตางๆ ซงมวลอากาศไดรบจากแถบทเปนตนก าเนด มวลอากาศสามารถถกระบไดโดยความแตกตางซงปรากฏระหวางมนเองตาม fronts บนแผนทอากาศดวย

๑๖.๔ Air Mass Symbols การแบงชนงายทสดทถอตามแถบก าเนดได พจารณาผลรวมของอณหภมกบความจความชน

tropical(T) และ Polar(P) air masses จะรอนและเยนตามล าดบ maritime(m) air masses ไดรบพจารณาวาชน และ continental (c) air masses แหง

ฉะนนจงสามารถจ าแนกเปนสมวลอากาศ และบางครงกใชเครองหมายดงตอไปน Tropical maritime – Tm Tropical continental – Tc Polar maritime – Pm Polar continental – Pc

อยางไรกตามมวลอากาศประสบการเปลยนแปลง ขณะทมนเคลอนตวจากแถบก าเนด อากาศเยนผานเหนอผวพนทรอนจะไดรบความรองจากขางลาง โดยกลบกนอากาศรอนจะสญเสยความรอนใหแกชนทอยต ากวาถามนเคลอนผานผวพนทเยนกวา

การเปลยนแปลงอณหภมเหลานกระทบกระเทอนตอ environment lapse rate และ stability ของบรรยากาศดวย ถาอากาศ unstable ไอน าจะถกน าขนไปในระดบสงขน อกประการหนงการเกดขนของ temperature inversion อาจปองกนการถายเทความชนทางดงได

ฉะนนผลทเดนทเกดขนในมวลอากาศกคอรอนกวาหรอเยนกวาผวพนทมนเคลอนผาน ซงน าไปสการแบงยอยของมวลอากาศ และใชเครองหมายตอไปน

(ก.) อากาศเยนกวาผวพนทมนเคลอนผาน (K) (ข.) อากาศรอนกวาผวพนทมนเคลอนผาน (W) เครองหมายเหลานอาจรวมกบเครองหมายแถบก าเนดไดโดยวธตอไปน

KTm WTm KTc WTc KPm WPm KPc WPc

ดงนน KPm จงเปน polar maritime air mass ซงเยนกวาผวพนทมนก าลงเคลอนผานซงอาจเกดขนไดถามนเคลอนตวไปทาง equator เหนอผวพนทรอน

โดยตรงขามอากาศจากแหงก าเนดเดยวกน (Pm) อาจเคลอนตวไปทางขวโลกเหนอผวพนทเยนจด ถามนรอนกวาผวพนเบองลางกใช W เตมขางหนา เปน WPm

- 131 -

จงสงเกตกวาเครองหมาย K และ W มไดหมายถงอณหภมอากาศทแทจรงแตเปนความแตกตางระหวางอณหภมของผวพนเบองลาง ดงนนอากาศเยนอาจใชเครองหมาย W ถามนรอนกวาผวพนทเยนกวาซงมนก าลงเคลอนผาน

ใหเราคนหาการเปลยนแปลงบางอยางทเกดขนเมอมวลอากาศเคลอนออกจากแถบก าเนดของมน

๑๖.๕ The Modification of Air Masses เมอเคลอนตวผานผวพนทรองกวา มวลอากาศ (K) จะไดรบความรองจากขางลางจะเกด

thermal instability ในชนลางและแผขนขางบนถามอากาศ inversions ตงแตแรกกจะถกท าลายและ lapse rate ทชนและเปนระเบยบจะเกดขนใน lower troposphere

ถามวลอากาศ (K) เคลอนตวเหนอน า ความจความชนของมนจะเพมขน การพาความรอนทางดงจะถายเทไอน าขนไประดบสงกวา ซง condensation กบ การกอตวของเมฆจะเกดขน เมฆ cumuliform จะกอตวเปน Cumulus, large Cumulus และผลสดทาย Cumulonimbus กอาจเกดขนเปนล าดบตอไป showers และ thunderstorms กอาจเกดขน

ถามวลอากาศ (K) เคลอนเหนอแผนดนความชนจะถกดดนอย การกอตวของ convective cloud อาจลาชาไป จนกระทงความรองจากขางลางแผ instability ไปยงความสงมากๆ

โดยกลบกน มวลอากาศ (W) เคลอนตวเหนอผวพนทเยนกวาจะสญเสยความรอนใหแกชนทต ากวาและจะม stable เพมขนซงอาจปองกนการพาความรอนในทางดงทจะเกดขนไดอยางสมบรณ

การเยนลงขางลางเปนผลจากชนผวพนทเยนของอากาศ อยางไรกตามอากาศทอยเหนอ inversion สวนใหญไมถกกระทบกระเทอน เวนแตการเยนลงชาๆ ซงเกดขนโดย radiation ทออกไป ในทสดอากาศใกลพนโลกอาจเยนลงต ากวาจดน าคางซงอาจเปนเหตใหหมอกหรอเมฆ Stratus กอตวขน ทศนวสยเลวและบางท drizzle อาจเกดขน

โดยทวไปมกจะถอวาคณสมบตของมวลอากาศเปลยนแปลงชาๆ เชน polar air แผเขามาถง tropics และคงอยทนนจะตองเปลยนแปลงชาๆ กอนทมนจะกลายเปน tropics air

๑๖.๖ General Characteristics of Fronts เปนไปไมไดทจะตรวจพบขอบเขตทชดเจนระหวางสองมวลอากาศ ถาจะพดใหถกมเขตของ

การเปลยนแปลงซงคณสมบตของมวลอากาศหนงจะคอย ๆ เปลยนไปเปนของมวลอากาศอกอนหนง ทถกควรจะใชค าวา frontal zone แตค าวา front ใชกนทวไปในอตนยมวทยาแผนทและพยากรณอากาศ

Frontal zone อาจกวางหลายกเมตร แตเสนแบงเปนเครองหมายทเหมาะสมบนแผนทอากาศมาตรฐาน เมอตองการทจะเนนถงลกษณะของการเปลยนทคอยๆ เปนไปจากมวลอากาศหนงไปยงอกมวลหนง ค าวา “frontal zone” กถกน ามาใช

ในความหมายทตรงทสด frontal zone แยกมวลอากาศทมความแนoตางกนบนแผนทอากาศ ความแตกตางในอณหภมและความชนสามารถตรวจพบไดในบรเวณ frontal zone ความ

- 132 -

แตกตางเหลานปรากฏชดยงกวาความเปลยนแปลงเลกนอยซงเกดขนเปนระยะทางไกลมากภายในมวลอากาศอสสระ

๑๖.๗ Classification of Fronts ในหวขอ๑๑.๖ เราไดกลาวถง frontal depressions ซงรวม polar front depressions ท

กอตวในแนว polar front ทแยก tropical air mass กบ polar air mass ใหเรามาศกษารายละเอยดในการกอตวใหมากยงขน

เพอใหงายเขาสมมตวา polar front เปนพนราบ ไมอยในทางดง แตลาดไปทางขวโลกจากสวนของมนทอยกบผวโลก

ในบางเขตตามแนว polar front อากาศทมความหนาแนและเยนล าไปทาง equator เปนเหตใหอากาศอบอนถกดนขนดานบนเหนอพนลาดของมน สวนนของ polar front เรยกวา cold front ซง cold front air จะเขาแทนท warm tropical air

ในเขตอนตามแนว front อากาศอนทมความหนาแนนต ากวาเคลอนไปทางขวโลก เลอนไปตามพนลาด สวนนเรยกวา warm front โดย warm tropical air เขาแทนท cold polar air

โดยปกต cold front ชนกวา warm front โดยเฉลย cold front สงขนประมาณ ๑ กโลเมตร ตอระยะทางระดบประมาณ ๗๕ กโลเมตร ในกรณของ warm front ม slope ประมาณ ๑ ใน ๒๕๐

รป ๑๖.๑ แสดงลกษณะเหลาน แตขนาดในทางดงขยายใหโตกวาทเปนจรง เพอใหดงายเขา จะตองใชความระมดระวงในการน าตวเลขเฉลยไปใชขณะทบางครง slope ของ cold front อาจนอยกวาของ warm front

รป 16.1 Characteristic Slopes of Fronts

๑๖.๘ Weather Associated with Idealized Fronts ลมฟาอากาศทสมพนธกบ fronts ขนอยกบจ านวนของ factors ซงรวมทงคณสมบตของมวล

อากาศและวธซงมนกระท าปฏกรยาตอกนและกน อยางไรกตามนกอตนยมวทยาไดสรางแบบทคดเอาเองของ cold front และ warm front ขนมา

- 133 -

เราจะตองพจารณาลมฟาอากาศทสมพนธกบ idealized fronts เหลาน แตจะตองระลกวาในทางปฏบตการเปลยนแปลงหลายอยางอาจเกดขน เชนถา warm air แหงและ stable การกอตวของเมฆอาจจ ากด และ precipitation อาจไมเกดขน

๑๖.๙ The Idealized Warm Front ถา warm air ชนการใกลเขามาของ warm fronts อาจเรมตนโดยการปรากฏของเมฆ

Cirrus และ Cirrostratus เปนแผนหนาตอเนองกน ถาอากาศทเขามาทบ unstable และม turbulence เมฆ Cirrostratus อาจจะปรากฏ (คอ“mackerel sky”)

ขณะท front เขามาใกล warm air จะต าลง เมฆระดบกลาง เชน Altostratus และ Altocumulus จะเกดขน

Rain หรอ snow อาจเรมตกลงมาขณะทเมฆ Altostratus มความแนนมากทสด อยางไรกตามบางครง hydrometeors ระเหยเสยกอนทจะตกถงพนดนและจะมองเหน virga อยใตฐานเมฆ

Precipitation จะแรงขน ขณะทเมฆ Nimbostratus กอตว เมฆต ากวามกจะปรากฏใน cold air การระเหยของหยดฝนและน าฝนทผวพนตดตามโดย turbulence จะน าไปสการกอตวของเมฆทต ากวาเหลาน

สภาพลมฟาอากาศทแทจรงสมพนธกบ warm fronts สวนใหญขนอยกบคณสมบตของ warm air กอนทมนจะยกตว ยงกวานนเมอพจารณาถงอตราการลอยตว ของอากาศขนไปบนพนลาดอยางชาๆ ฝนหนกสามารถเกดขนไดจากการพาความรอนอยางแรงภายใน warm air เพราะฉะนนอากาศนตองเปน unstable

๑๖.๑๐ The Idealized Cold Front Cold Front มกจะม slope ทชนท าใหมความรนแรงยงขนในการผลตเมฆ และ

precipitation เมอ cold air เขามาแทนท warm moist air front อาจแสดงลกษณะโดยเมฆ Cumulonimbus, gusty turbulent winds, heavy rain และบางครง thunderstorms เมอ cold front มปฏกรยาภายในกบ moist unstable air แนว squall ซงตดตามโดย showers อยางฉบพลน และ wind shift ทรนแรงอาจเกดขน

Cold Front ทชนท าใหเกดการยกตวในปรมาณเดยวกนกบทเกดลวงหนาเปนบรเวณกวางมากของ warm fronts ภายในระยะทางทสนมาก ฉะนนมนจงตดตามโดยแถบของเมฆและ precipitation ทแคบกวาทจะเกดกบ warm fronts ผลของมนคอนขางรวบรดแตรนแรง

๑๖.๑๑ Extra-tropical Depressions กลมทชดเจนของพลงงานศกยเกดขนในบรเวณ polar front อยางไรกตามธรรมชาตไดผลตกลไกซงจดเตรยมส าหรบการปลอยพลงงานน เรยกวา wave depression หรอ wave cyclone เพราะวามนเกดขนในเขตทอยภายนอกโซนรอน จงเรยกวา extra-tropical depression ค าเตมหนา “extra’’ ไดมาจากค า Latin ซงมความหมายวา “outside”

- 134 -

บางครง extra-tropical depressions อาจกอตวขนโดยปราศจาก front ฉะนนเราจะพจารณา wave depressions เหลานใหละเอยดยงขน

๑๖.๑๒ The Wave Depression ในระหวางสงครามโลกครงท ๑ ชาวนอรเวยไมไดรบรายงานอากาศจากบรเวณทอยลอมรอบโดยเฉพาะอยางยงบรเวณมหาสมทร เพอจะแกไขขอบกพรองนจงจดตง เครอขายปฏบตงานตรวจอากาศทหนาแนนขน ผลทไดจากการเตรยมแผนทอากาศในเขตนท าใหไดรบขาวรายละเอยดมากมายเกยวกบ extra-tropical depressions พวกนกอตนยมวทยาทท างาน ณ สถาบนจโอฟสกสใน Bergen, Norway มภาระทจะคนหาใหไดเรว ซงน าไปสการพฒนาแบบจ าลองส าหรบ depression ทอยไมเปนทซงกอใหเกดมลฐานทเรยกวา ทฤษฏ “polar front” ของ cyclones

ทฤษฏนรบรองวา extra-tropical depressions อาจกอตวบน polar front นบตงแตนนมาจงไดคนพบวาบน front อนๆ depression กอาจกอตวขนได เชนเดยวกนซง depressions เหลานกอตวทสวนโคงเปนคลนบน front

คลนเหลานบางอนไดรบการเปลยนแปลงเลกนอยหรอไมมการเปลยนแปลงเลย และในทสดกตายเรยกวา stable waves

อยางไรกตามบางครง amplitude ของ wave เพมขนจนกระทงมวลใหญของ polar air หรอ tropical air เคลอนออกไปจากแถบก าเนดของมนผลสดทายมวลอากาศเหลานจะไดรบการเปลยนแปลงและรวมเขาดวยกน คลนแบบน เรยกวา unstable waves

รป 16.2 Life Cycle of Wave Cyclone in the Northern Hemisphere

Unstable waves จะม amplitude ใหญขน จนกระทงผลสดทายปรากฏวา “แตกหรอหลดออกมา” คลายกบคลนในมหาสมทร รป ๑๖.๒ แสดงวามนอาจเกดขนไดอยางไรในซกโลกเหนอ การกอตวท านองเดยวกนในซกโลกใตแสดงใน รป ๑๖.๓

- 135 -

รป 16.3 Life History of a Wave Cyclone in the Southern Hemisphere

Diagrams (a) แสดง front ทแยก warm tropical air จาก cold polar air พรอมดวยสวนโคงของคลนเลกๆ ซงเรมจะกอตวขน ขณะทคลนกอตว depression ทมก าลงแรงขนจะกอตวรอบๆตามทแสดงใน diagrams (b) และ (c)

๑๖.๑๓ Weather Associated with a Mature Wave Depression ใหเราพจารณาลมฟาอากาศทอาจไดประสบมาเมอ depression เขามาใกลและผานสถานถามนอยทระยะ (c) ของการกอตว สมมตวาเราศกษาวาอะไรจะเกดขน ถา warm front, warm sector และในทสด cold front ผานเหนอสถานตามล าดบ เมอ warm front เขามาใกล ความกดอากาศจะลดลง และจะลดเรวมาก ขณะท front เขามาใกล ในขณะเดยวกนมเมฆ และ precipitation เพมขนเชนเดยวกบความชนโดยทวไป อณหภมจะคงทมากหรอนอยหรอสงขนชาๆ จนกระทง front ทผวพนถงสถาน

อณหภมจะเพมขนอยางรสกไดชดเจน ความชดเจนของอณหภมขนอยกบระดบของความผดแผกในระหวางสองมวลอากาศทอยคนละดานของ front เมอ front ผานไปแลวเมฆจะลดลงหรอทองฟาโปรงอยางเหนไดชด ขณะทสถานอยใน warm sector

เขตระหวาง warm front กบ cold front ทางดานทอนกวาถกครอบครอง โดยอากาศทอนกวาซงเปนสวนของ depression ทเรยกวา warm sector

ใน warm sector เมฆขนอยกบคณสมบตทวไปของมวลอากาศทครอบครองเขตนน ซงรวมสภาพของอณหภม ความชน และ lapse rate ดวยอยางไรกตาม อณหภมยงคงสงอย barometer ยงคงทหรอมแนวโนมทจะลดลงเลกนอยในระยะแรกอยางไรกตามการลดลงอยางชดเจนยงจะเกดขนในขณะท cold front เขามาใกล

เมอ cold front ทกอตวดและชนเขำมำใกล ลมใน warm sector จะเรมแรงขนและจะแลเหนเมฆ cumuliform เคลอนใกลเขามา ถา Warm air ชน และ unstable เมฆจะต าลงขณะทfront เคลอนใกลเขามา และเมฆ Cumulonimbus พรอมดวย precipitation จะเกดขน เมอ cold

- 136 -

front ผำนไปแลว squall ทรนแรงจะเกดขนพรอมกบการเปลยนทศทางลมอยางชดเจนในขณะท cold air เขามาครอบครองเหนอสถาน ความกดจะสงขนอยางเดนชดทนทหลงจาก front มาถง

โดยปกตทองฟาจะโปรงอยางรวดเรว ถา slope ของ cold front ชน อยางไรกตามในบรเวณเทอกเขาหรอมหาสมทร showers อาจเกดขน ถาอากาศทตามหลง front ชนและ unstable

การบรรยายขางบนถอตามสภาพทคดวาจะเปนไป จะตองระลกวา wave depressions ทงหมด ไมจ า เปนตองเปนไปตามน เมฆและคณสมบตของ precipitation ท เกยวของกบ depressions เฉพาะใดๆ ขนอยกบสภาพของอณหภม ความชน และ lapse rate ของมวลอากาศ

๑๖.๑๔ Occluded Fronts Diagrams (d) ในรป ๑๖.๒ กบ ๑๖.๓ แสดงใหเหนวาอะไรจะเกดขนในเมอ cold front

เคลอนตวเรวกวา warm front ขณะทมนตามทน warm front ท าให warm sector กจะชดกน และ front รวมจะกอตวตามเสนประ กรรวธนเรยกวา occlusion

Front ทกอตวโดยวธนเรยกวา occluded front ในขนแรกอากาศใน warm sector ทผวพนจะยกตวขนขางบน occluded front สองชนดทแตกตางกนจาก cold air ทตำมหลง cold front มความแตกตางกนจาก cold air ทอยขำงหนำ warm front

ถาอากาศทอยขางหลง cold front เยนกวามวลอากาศเยนทงสอง มนจะตด cold air ทอยขางใต warm front ซง cold front occlusion เกดขนในวธน diagram (a) ของรป ๑๖.๔ แสดงวาเกดขนไดอยางไร

รป 16.4 Types of Occluded Fronts

ใน diagram (b) ของรป ๑๖.๔ แสดง warm front occlusion ในกรณน อากาศทอยใต warm front เยนกวามวลอากาศเยนทงสอง เปนผลใหอากาศทตามหลง cold front ขนไปอยเหนอมวลอากาศทเยนมาก

๑๖.๑๕ Weather Associated with Occluded Fronts ทงสองแบบของ occlusions trough ของ warm air ถกดงขนขางบนจาก warm sector เมฆและ precipitation อาจเกดขนใน warm air น ขณะท cold air เบยดมนขนขางบน ในหลายกรณ ปฏกรยาภายในระหวางมวลอากาศผวพนทเยนทงสองท าใหเกดเมฆและ precipitation ในระดบต ากวาตดตามแนว windshift

- 137 -

อยางไรกตาม ชนดทแทจรงของลมฟาอากาศทสมพนธกบ occluded front ขนอยกบโครงสรางและการกระท าของมน คณสมบตบางอยางของทง cold front และ warm front มกจะปรากฏ แตล าดบเหตการณสบสนยงกวากรณกอนทจะเกด occlusion

ขณะทกรรมวธ occlusion ยงด าเนนตอไป warm sector จะถกแทนทขนขางบนมากขน ผลสดทาย cyclones จะถกลอมรอบโดย cold air ในระดบต าอยางสมบรณ ขณะทผลอนนเกดขนมวลอากาศไดรบการเปลยนแปลงหรอผสมคลกเคลาโดยสมบรณ depression จะคลายความรนแรงจนกระทงมนตายไปโดยสมบรณ

ในหวขอนเราไดพดถงแบบจ าลองทนกคดเอาเอง wave depression ในทางปฏบตแบบเมฆผสมและ precipitation จะเกดบอยขน อยางไรกตามแบบจ าลองกไดใหแนวทางทเปนประโยชนตอกรรมวธบรรยากาศซงเกดใน extra-tropical wave depressions ซงยนยนโดยประสบการณทผานมาในครงศตวรรษ และโดยภาพเมฆทไดจากดาวเทยมของโลกเมอเรวๆน

นกอตนยมวทยาสนใจในการเกดขนของระบบลมฟาอากาศชนดตาง ๆ เปนอนมาก วธทเปนประโยชนมากทสดวธหนงของการศกษากรรมวธเหลานคอการใชแผนทลมฟาอากาศ ในบทตอไปเราจะพดถงคณสมบตของแผนทเหลานบางชนด

ปญหำ

๑. มวลอากาศ คออะไร ? คณลกษณะของแถบก าเกดมวลอากาศคออะไร ? สภาพเหลานจะพบมากทสดทไหน?

๒. จงใหขอแตกตางดงตอไปน (๑.) Maritime air mass กบ continental air mass (๒.) Polar air mass กบ tropical air mass

๓. เขยนบทความสนเรองการเปลยนแปลงของมวลอากาศ ๔. Frontal zone หมายถงอะไร ? ๕. จงกลาวถงคณลกษณะดงตอไปน

(๑) Idealized warm front (๒) Idealized cold front

๖. เขยนบนทกยอดงตอไปน (๑) Extra-tropical depression (๒) Warm sector (๓) Occluded front

- 138 -

บทท ๑๗

SYNOPTIC CHART ANALYSES

นกอตนยมวทยาไดใหความสนใจ ในกรรมวธบรรยากาศซงเกดขนในขนาดตางๆ เชนเขาอาจศกษากรรมวธทเกดขนภายในปรมาตรเลกๆ ของอากาศทลอมรอบพชทก าลงงอกงาม เขากจะใชวธการพเศษทจะคนหาปญหาในขนาดเลกๆน

หรอเขาอาจเกยวของกบกรรมวธซงแผออกไปในบรเวณทกวางกวา คอกรรมวธขนาดกลาง เชน thunderstorms และ tornadoes มกจะถกน ามาศกษาบอยๆ โดยการตรวจดวยเรดาร หรอ sferics ทเหมาะสมเพอการคนหาทละเอยดของระบบลมฟาอากาศในขนาดน

นกอตนยมวทยาอนๆคนหา anticyclones (highs) ทมขนาดใหญ depressions (lows) และระบบอนๆ ซงกระทบกระเทอนลมฟาอากาศเหนอทวปและมหาสมทรอนกวางใหญของโลก ในการทจะศกษากรรมวธในขนาด synoptic จ าเปนทจะตองไดรบขอมลลมฟาอากาศจากสวนใหญของแตละซกโลก และทวชนบรรยากาศทมความสงมาก อนทจรงแลวนกอตนยมวทยาทกวนนปรารถนาทจะไดรบการตรวจจากบรรยากาศทวทงหมด องศการอตนยมวทยาโลกจงจดด าเนนการ World Werther Watch (การเฝาดลมฟาอากาศทวโลก) เพอความมงหมายน

ในการทจะศกษาและแปลความหมายขอมลลมฟาอากาศในขนาด synoptic เจาหนาทตรวจอากาศจากสวนตางๆ ของโลกจะตองท าการตรวจอากาศในชวขณะเดยวกน แลวรายงานลมฟาอากาศกถกสงไปยงศนยอตนยมวทยาใหญ เพอเขยนขาวทไดรบลงบนแผนทลมฟาอากาศ

ในบทนเราจะ พดกนถงแผนทลมฟาอากาศชนดทส าคญมากซงใชกนโดยนกอตนยมวทยา เราจะตองศกษาลกษณะบางอยางทปรากฏบนแผนทอากาศทไดท าการวเคราะหแลว

๑๗.๑ Types of Synoptic Charts แผนทอากาศชนดตางๆ เปนประโยชนในการศกษารายงานลมฟาอากาศทงผวพนและชนบน

บางครงการตรวจจากทกสถานสมพนธกบระดบหรอความสงเดยวกน ขอมลกจะถกน ามาเขยนลงบน constant – level chart โดย constant level chart ทใชกนกวางขวางทสดไดแก mean sea level synoptic chart ในการศกษาขาวอากาศชนบน จะเปนความสะดวกยงขน ถาหากไดรบขอมลจากจดตางๆ ในบรรยากาศซงเจาะจงคาความกดโดยเฉพาะ เชน การตรวจอตนยมวทยาจากจดตางๆในบรรยากาศซงมคาความกดเทากบ ๕๐๐ mb. แลวน าขอมลมาเขยนบน constant – pressure chart เมอศกษากรรมวธซงเกดใกลเคยงกบระดบกลางของ troposphere นกอตนยมวทยามกจะใช ๕๐๐ – minibars synoptic chart หลงจากขอมลอตนยมวทยาถกเขยนลงบนแผนทอากาศแลวกจะถกวเคราะหโดยการลากเสน โดยวธนกจะไดรบ synoptic chart analysis ซงจะปรากฏรปลกษณะบนแผนทอากาศทวเคราะหแลว

- 139 -

๑๗.๒ The Mean Sea Level Synoptic Chart แผนทอากาศแผนแรกทสดกคอแผนทแสดงการกระจายของความกดบรรยากาศทระดบทะเลเฉลย ในหวขอ ๕.๙ เราไดกลาวแลววาความกดระดบสถานจะเปลยนไปหาระดบทะเลเฉลยไดอยางไร ความกดระดบทะเลเฉลยในชวขณะทก าหนดสามารถหาไดหลายต าบลท คาเหลานสามารถน ามาเขยนลงบน M.S.L. synoptic chart เสนทตอต าบลทมความกดเทากนเรยกวา isobars โดย isobars มกจะลากทกชวงสองมลลบาร หลงจากแผนทอากาศระดบเฉลยไดรบการวเคราะหแลว isobaric patterns ชนดตางๆกจะสามารถมองเหนได

การตรวจลมฟาอากาศกถกน ามาเขยนลงบนแผนทอากาศระดบเฉลยดวย อณหภม, ลมผวพน, ลกษณะอากาศปจจบน, ชนดของเมฆอนๆ จะปรากฏใหเหนบนแผนทน ขาวทไดรบท าใหนกอตนยมวทยาสามารถศกษาการเปลยนแปลงของลมฟาอากาศและหาต าบลทของ front ได

แผนทอากาศระดบทะเลเฉลยทวเคราะหแลวแสดงใหเหนทงระบบความกดอากาศ และ front ขอใหเรามาคนหาแตละอยางโดยล าดบ

๑๗.๓ M.S.L. Isobaric patterns รปความกดอากาศเทาบางแบบซบซอนมาก อยางไรกตามมนจะเปนการรวมกนของระบบมล

ฐานงายๆ ซงมกจะเกดขนบนแผนทอากาศระดบทะเลเฉลยเพอใหงายเขา ระบบความกดอากาศทแสดงใน diagrams แสดงสวนสดรบกนอยางสวยงาม

ระบบความกดอากาศมลฐานแตละชนดมลกษณะลมฟาอากาศทสมพนธกนท าใหนกอตนยมวทยาสามารถบอกได

๑๗.๔ Anticyclones and Ridges บรเวณทมความกดอากาศสงเรยกวา High หรอ anticyclone ความกดสงทสดเกดขนทศนยกลางซงลอมรอบดวย isobars ปดตงแตหนงวงขนไป อากาศแจมใสและลมออนมกจะเกดขนใกลศนยกลางของ high

ในซกโลกเหนอหมนเวยนรอบระบบความกดอากาศสงอยในทศทางตามเขมนาฬกา อยางไรกตามใกลผวโลก frictional forces เปนเหตใหลมพดออกตด isobars เลกนอย รป ๑๗.๑ แสดงผลน

รป 17.1 A High or Anticyclone

- 140 -

Ridge of high pressure เปนบรเวณทยดออกไปของความกดอากาศสง แสดงใหเหนโดย isobars ทลอมรอบยดออกไปจาก anticyclone และสมพนธกบ ridge line ความกดทจดบน ridge line สงกวาความกดบนจดใกลเคยงทอยขางใดขางหนงของ line รป ๑๗.๒ แสดงรป isobars ของ ridge of high pressure

รป 17.2 A Ridge of High Pressure

๑๗.๕ Depressions and Troughs บรเวณความกดต าหมายถง low หรอ depression ความกดต าทสดเกดขนทศนยกลางและ

ลอมรอบดวย isobars ปดตงแตหนงวงขนไป ระบบนบางครงเรยกวา cyclone ทกวนนชอนมกจะหมายถงพายชนดพเศษซงมลมแรง

แมวา low หรอ depression มกจะสมพนธกบลมแรงแตกไมเสมอไป ในซกโลกเหนอ การหมนเวยนรอบระบบความกดต าอยในทศทางทวนเขมนาฬกา และโดย

กลบกนจะตามเขมนาฬกาในซกโลกใต อยางไรกตาม ใกลผวโลก frictional forces เปนเหตใหลมพดเขาตด isobars เลกนอย

รป ๑๗.๓ แสดงภาพการหมนเวยนทผวพน ซงเกดขนกบระบบความกดต าในแตละซกโลก

รป 17.3 Low or Depression

Trough ของความกดต าแสดงโดย isobars ยดออกจากบรเวณความกดต าสมพนธกบ trough line ซงมกจะแสดงใหเหนบนแผนทอากาศ ความกดทจดบน trough line ต ากวาความกดทจดใกลเคยงซงอยแตละดานของ line รป ๑๗.๔ แสดงรป isobars ทสมพนธกบ trough

- 141 -

รป 17.4 A Trough of Low Pressure

Convergence ระดบต าอาจสมพนธกบการลอยขนของอากาศใน depression หรอ trough ถาอากาศชน และ unstable เมฆ และ precipitation อาจเกดขน

๑๗.๖ Other M.S.L. Isobaric Patterns Col เปนเขตอยระหวางสอง highs กบสอง lows ศนยกลางของ col ตงอยทจดตดของ

trough line กบ ridge line ซง pressure gradients จะคอยๆ เปลยนและจะเปลยนกลบเมอผานขาม col ใกลศนยกลางของเขต pressure gradients ออนมาก เปนผลใหออนมากและมทศแปรปรวน รป isobars ทสมพนธกบ col แสดงในรป ๑๗.๕

รป 17.5 A Col

รปทซบซอนอกแบบหนงเกดขนเมอระบบความกดต ากอตว ใกลเคยงหรอสมพนธกบ low ดงเดมทมอยกอน เรยกวา secondary low (หรอ depression) และในชนแรกจะอยภายในการหมนเวยนของ low เดม ตอมามนอาจเตบโตเปน low อกตวหนงตางหาก การเรยงของ isobars ในรป ๑๗.๖ แสดงความสมพนธระหวาง depressions สองตว

- 142 -

รป 17.6 Primary and Secondary Lows

บางครง isobars จาก wave pattern ประกอบดวยชดของ troughs และ ridges คลนเหลานมกจะแผออกไปเปนระยะทางไกลในแนวใกลเคยงกบวงละตจดเปน westerly waves หรอ easterly waves รป ๑๗.๗ แสดง isobaric wave pattern

รป 17.7 An Isobaric wave Pattern

๑๗.๗ M.S.L. Frontal Systems เขตเปลยนแปลงระหวางสองมวลอากาศทมความแนนตางกนเรยกวา frontal zone หรอ

เรยกงายๆ วา front พนลาดของมนจดพนดนในเขตซงอาจมความกวาง เพยงสองสามกโลเมตร ถามนเปน front ทชด อยางไรกตาม ในกรณของ front ทพราอาจกวางหนงรอยกโลเมตร ในขนาดทใชในแผนทอากาศระดบทะเลเฉลย front โดยทวไปแทนดวยเสน

Factors ทกระทบกระเทอนตอความหนาแนนของอากาศทส าคญทสดอยางหนงกคอ อณหภม ฉะนน มวลอากาศทถกแยกโดย front มกจะมอณหภมตางกน ความแตกตางในความจความชน, stability การกอตวของเมฆ และ precipitatior กมกจะสมพนธกบ front ดวย

Trough ของความกดต ามกจะอยภายในมวลอากาศเดยวกน ในกรณนไมเกยวกบ front อยางไรกตาม Trough สมพนธกบ moving front มวลอากาศทแตกตางกนสองมวลจงเกดขน

- 143 -

เมอ front เคลอนไปยงมวลอากาศทอนกวา (คอ cold air เขาแทนท warm air) เรยกวา cold front แทนดวยเสนทมหนาเปนสนามชไปในทศทางของการเคลอนทตามทแสดงในรป ๑๗.๘

รป 17.8 Representation of cold Front on a M.S.L. Synoptic Chart

Warm front เคลอนไปทางอากาศทเยนกวา (คอ warm air เขาแทนท cold air ) แทนดวยเสนทมครงวงกลมชไปในทศทางของการเคลอนท รปท ๑๗.๙ แสดงวามนมเครองหมายอยางไรบนแผนทอากาศระดบทะเลเฉลย

รป 17.9 Representation of a Warm Front on a M.S.L. Synoptic Chart

ถา front ไมเคลอนทเรยกวา stationary front ในกรณนกระแสลมจะขนานกบ frontal zone pressure trough จะไมเกดขนในกรณน และ front จะขนานกบ isobars หนามชจาก cold air ไป warm air ขณะทครงวงกลมชจาก warm air ไป cold air ( ดรป ๑๗.๑๐ )

รป 17.10 Representation of a Stationary Front on a M.S.L. Synoptic Chart

ในทางปฏบต การเคลอนทเลกนอยของ front มกจะเกดขน จงเรยกวา quasi stationary front ค าเตมหนาไดจากค า Latin “quasi” ซงมความหมายวา “ar if”

ในหวขอ ๖.๑๒ เราไดกลาววา front wave อาจกอตวขนซงน าไปสการกอตวของ extra – tropical depression ชนดหนงซงเรยกวา wave depression หรอ wave cyclone รป ๑๗.๑๑ แสดงวา frontal wave ปรากฏไดอยางไรบนแผนทอากาศ

- 144 -

รป 17.11 Representation of a Frontal Wave on a M.S.L. Synoptic Chart

ในเสนทางเดนปกตของการกอตวของ wave depression cold front จะไลทน wave front occlusion จะเกดขนในขณะท wave sector ถกไลทขนขางบนยงขนทกท occluded front แสดงโดยเสนทมหนามสลบกบครงกลมชไปในทศทางของการเคลอนท ในรป ๑๗.๑๒ สวนของ front ทก าหนดไว AB เปน occluded

รป 17.12 Occlusion of a Frontal Wave

๑๗.๘ Constant Pressure Synoptic Charts การตรวจ radiosonde ท าใหเราไดรบผลการตรวจอณหภม และความชนในระดบความกดท

ก าหนดในบรรยากาศชนบน ฉะนนจงเปนความสะดวกทจะลากแผนทความกดเทาทระดบมาตรฐาน เชน ๑,๐๐๐, ๘๕๐, ๗๐๐, ๕๐๐, ๓๐๐, ๒๐๐ และ ๑๐๐ มลลบาร

สามารถทจะลากเสนบน constant – pressure chart ตอจดซงมความสงเดยวกนเหนอระดบทะเลเฉลยซงเรยกวา contours ซง constant patterns ตางๆ เชน highs, lows, waves, troughs และอนๆ ปรากฏบน upper air constant pressure charts.

๑๗.9 Streamline Analysis ลมในทางระดบ เปนหวใจส าคญทสามารถเปลยนแปลงไดในการวเคราะหทาง synoptic ใดๆ การวเคราะหลมในเขตนอกโซนรอนไดรบความชวยเหลอโดยความจรงทวามการสมดลอยางใกลเคยงระหวาง pressure gradient force กบ Coriolis force การหมนเวยนทยอดของ friction layer (คอทประมาณ ๑ กโลกรม) สามารถหาไดโดยประมาณจาก M.S.L. synoptic chart โดนตรวจ isobaric patterns การหมนเวยนของลมชนบนนอกโซนรอนสามารถหาไดจาก contours ของ constant pressure charts ไดเชนเดยวกน

- 145 -

geostrophic wind scales สามารถใชหาความเรวลมในบรเวณของ straight isobars กบ straight contours ได อยางไรกตาม ในละตจดต า Coriolis force จะมคานอยมาก ลมจะพดตด isobars หรอ contours และ geostrophic wind scales จะไมมประโยชนฉะนนทละตจดต ากวา ๒๐ องศา M.S.L. isobaric charts กบ constant pressure ซง contour charts จะปราศจากคณคาในการวเคราะหลม ในการทจะเอาชนะความยงยากน streamline analysis มกจะถกน ามาใช ในแถบ tropics และสามารถใชไดทกระดบ สามารถจะลากเสนบนแผนทอากาศใหแทนทศลมในชวขณะทก าหนดได มความตองการ แตเพยงวาทศลมจะตองสมผสกบเสน ไมวาทใดตลอดความยาวของมน เสนเชนนนเรยกวา directional streamline หรอเรยกงายๆ วา streamline รป ๑๗.๑๓ แสดงความสมพนธระหวางทศลมทแทจรงกบ streamline

รป 17.13 Wind Directions at a Given Instant Indicated by a streamline

ไมเหมอนเสน isobars และ contour ระยะหางระหวาง streamlineแลวแตจะสะดวก ระยะหางไมเกยวกบความเรวลม

๑๗.๑๐ Streamline Patterns Streamline Patterns ทมลกษณะพเศษจ านวนหนงพบบน Streamline synoptic charts

patterns ทส าคญบางแบบแสดงในรป ๑๗.๑๔

รป 17.14 Characteristic Streamline Patterns

- 146 -

Outdrafts และ indrafts มลกษณะเชนเดยวกนกบการหมนเวยนทสมพนธกบ highs และ lows บน M.S.L. isobaric charts ตามล าดบ neutral point กมลกษณะเชนเดยวกบศนยกลางของ col

Singular points เปนจดโดดเดยวซงปรากฏวามทกทศทางของลมในขณะเดยวกน ความเรวลมเปนศนยโดยแทจรง Singular points (คอมสภาพลมสงบเปนประจ า) Singular points อยทศนยกลางของ indrafts, outdrafts และ eddies และเกดขนท neutral points ดวย

๑๗.๑๑ Isotach Analysis Streamlines ไมแสดงความเรวลม วธการอกอนหนงทน ามาใชแสดงเปนเสนของสนาม

ความเรวลม เรยกวา isotach analysis isotach chart ประกอบดวยเสนทตอจดทมความเรวลมเทากน แตละเสนเรยกวา isotach

(เปนค า Greek ทมความหมายวา “equal speed”) ความเรวลมถกเขยน (มกจะเปน knots) ลงบนแผนทและ isotachs กถกเขยน

เปนความนยมทจะแสดง isotachs ดวยเสนประ รป ๑๗.๑๕ แสดง isotachs ทเขยนส าหรบความเรวลม ๑๐, ๒๐ และ ๓๐ นอต

รป 17.15 Isotachs in Knots

บางครง isotachs analysis ถกแยกไปอยบน isotach chart มบอยครงท streamlines กบ isotachs แสดงอยบนแผนทแผนเดยวกน เรยกวา streamline isotach chart

ในบทน เรากลาวดวยเรองชนดธรรมดาของแผนทอากาศทใชในส านกงานพยากรณ ยงมความตองการชนดอนๆ ของการวเคราะหอกเปนอนมากเพอการท านายลมฟาอากาศ แตขาวเปนอนมาก ไดจากการศกษาแผนทซงเราไดพดกนมาแลวในบทตอไปเราพจารณาลกษณะลมฟาอากาศบางอยางทสมพนธกบ synoptic patterns ทพบบนแผนทอตนยมวทยา

ปญหำ

๑. จงใหขอแตกตางระหวาง constant level chart กบ constant pressure chart จงพรรณนาถง mean sea level synoptic chart

๒. โดยการเขยน diagrams จงแสดงการหมนเวยนทสมพนธกบ (๑) Anticylone (๒) Depression

Diagrams ของทานจะตองตรงกบซกโลกซงทานก าลงศกษาอย

- 147 -

๓. โดยการเขยน diagrams เขยนบนทกยอดงตอไปน (๑) Isobars (๒) Ridge (๓) Trough line (๔) Col (๕) Westerly waves

๔. ใช diagrams แสดงวาชนดของ fronts ดงตอไปนเขยนบน M.S.L. synoptic chart ไดอยางไร

(๑) Cold front (๒) Quasi – stationary front (๓) Warm front (๔) Occluded front

ในกรณ fronts ทก าลงเคลอนท แสดงทศทางการเคลอนทดวยลกศร ๕. ท าไม streamlines analysis จงมกจะใชในแถบ tropics ? ใช diagrams แสดง

ภาพการหมนเวยนของลมในกรณตอไปน (๑) Indraft (๒) Confluence line

๖. Isotach คออะไร? แสดงภาพโดย diagrams

- 148 -

บทท ๑๘

WEATHER ASSOCIATED WITH SYNOPTIC SYSTEMS

Synoptic systems รวมระบบความกดอากาศ, fronts และ patterns อนๆ ทแสดงบน Synoptic charts ลมฟาอากาศทสมพนธกบระบบเหลานอาจเนองมาจากสาเหตหลายอยางรวม factors เชนการเคลอนททางดงทเกดขนโดย fronts, ภเขา, convergence และอนๆและการกอตวในกระแสกวางของอากาศขณะทเคลอนทไปเหนอผวโลก

แผนทอากาศแสดงภาพทงหมดในชวขณะทท าการตรวจ ในเขตนอกโซนรอน isobaric charts แสดงทศทางและความเรวลมไดใกลเคยงโดย isobars และระยะหางของมน สวน streamline – isotachs charts กใหขาวเชนเดยวกนโดยแสดงทศลม ดวย streamline และความเรวลม isotachs

๑๘.๑ The Air Circulation Near Earth’s Surface M.S.L. isobaric chart ใชหาการหมนเวยนของอากาศใกลผวโลกในเขตนอกโซนรอน

อยางไรกตาม frictional forces เปนเหตใหกระแสไหลขาม isobar ดงนน isobars จงแสดงถงการหมนเวยนทระดบยอดของ friction layer (ประมาณ ๑ กม.) มากกวา ถาลมเปน gradient winds (คอพดในทางระดบและมความเรวคงท) แลวอาจถอไดวา isobars ใกลเคยงกบ streamlines

ทละตจดต ากวา ๒๐ จาก equator ซง gradient wind ยากทจะเปนไปได เนองจากผลของ Coriolis มก าลงออน ฉะนน isobars และ streamlines จงตางกนอยางเดนชดในละตจดต า

ทางเดนของอนภาคของอากาศ (คอ trajectory ของมน) ไมจ าเปนตองไปตาม isobar หรอ streamline ถาระบบความกดอากาศยงคงอยกบท และลมเปน gradient winds โดยท trajectory อาจเปนไปตาม isobar อยางไรกตามสภาพนยากทจะเกดขนได

Isobaric patterns กบ streamlines patterns จะคอยๆ เปลยนตามเวลา synoptic systems จะเคลอนจากทหนงไปอกทหนงบางครงมก าลงแรงบางครงกออน ระบบใหมกจะปรากฏและผานไปตามขนตอนตางๆของการพฒนา

ฉะนนสภาพลมฟาอากาศมากมายหลายอยางจงเกดขนได ขอใหเราพจารณาถงลกษณะลมฟาอากาศทวไปบางอยางทสมพนธกบ synoptic systems จ านวนหนง

๑๘.๒ Anticyclones Synoptic systems นเกดขนบน M.S.L. isobaric charts เนองจาก friction กระแส

อากาศจงไหลตด isobar ออกไปในระดบใกลผวโลก อาจสอดคลองกบการจมลงของอากาศเบองบน (subsidence) ถาความกดทระดบทะเลเฉลยสงขนเนองจาก upper air convergence ท าให environment lapse rate จะ stable ยงขน และ inversion จะเกดขน

Stability ของอากาศมมากทสดทใกลศนยกลางของ anticyclone ถาอากาศแหงสภาพไมมเมฆอาจสมพนธกบลมออนและแปรปรวน น าคางหรอ frost อาจกอตวในเวลากลางคน

- 149 -

ถาอากาศชน mist หรอ fog ในตอนเชาตรจะเกดขนในฤดหนาว ในระหวางเวลากลางวน turbulence inversion อาจกอตวขนไดซงท าใหมเมฆ Stratus หรอ Stratocumulus เตมทองฟา อาจม light drizzle เกดขนดวย

ในนครใหญๆ การปรากฏของ inversion ในกลมทเบยดเสยดยดเยยดกนตรงกลางของ anticyclone จะสกดกนการแผออกในทางดงของ atmospheric pollution (ความสกปรกในบรรยากาศ) สภาพลมออนหรอลมสงบเปนผลให pollution ยงคงอยใกลแหลงทเกด ภายในเมฆเตมทองฟาในอากาศทมความสกปรกมากๆ จะมสภาพมดมดไปหมด นนคอความหมายของค าวา “anticyclonic gloom”

หางออกไปจากศนยกลางของ anticyclonic จะมสภาพเปลยนแปลงในขณะทเขาไปใกลเขตของความกดอากาศทต ากวา ลมจะแรงขนและอากาศจะม stable นอยลง ลมฟาอากาศทแทจรงขนอยกบลกษณะของผวพนทอยขางใตซงอากาศก าลงเคลอนผานเปนสวนใหญ ซงกระทบกระเทอนตอ stability และความจความชนของอากาศในระดบต ากวา อยางไรกตาม subsidence เบองบนอาจยงคงสกดกนการกอตวของเมฆ

๑๘.๓ Ridges อากาศใน Ridges จะ stable เนองจากผลของ subsidence ลกษณะลมฟาอากาศทวไปจะสมพนธกบ anticyclones ทเปนตนเหตของ ridges

๑๘.๔ Depressions ความกดอากาศทก าลงลดลงสมพนธกบอากาศทก าลงลอยขน สภาพนเกดขนจาก divergence ของอากาศทระดบบน และเกยวของกบกระแสทไหลตดขาม isobar ขาไปขางในซงเกดขนใกลโลก Frontal depressions มกจะกอตวโดยเปนผลจากการพฒนาของ waves บน front ทเปนอย การกอตวและการพฒนาตอมาของ wave depression (คอ wave cyclone) ไดเคยพดกนมากอนแลว ลกษณะลมฟาอากาศของ cold front, warm front และ occluded front กเคยไดพจารณากนมาแลว อยางไรกตามจะตองระลกวาลมฟาอากาศของ depression แตละตวขนอยกบสภาพทเดนชดในขณะนน เพยง pattern กวางๆ ของลมฟาอากาศเทานนทน ามาใชไดทวไป Depressions บางตวมไดพฒนาจากการกอตวของ fronts เรยกวา non-frontal depressions ลมฟาอากาศทเกดขนในสวนตางๆ ของ depressions ขน อยกบลกษณะของกระแสอากาศตางๆ อยางไรกตามสภาพลมฟา อากาศไดรบความกระทบกระเทอนโดยการลอยขนของอากาศซงเกดใน depression

Non- frontal depressions บางตวเกดขนจากผลของการไดรบความรอนในแผนดนอยางแรงกลาเรยกวา heat lows repressions เหลานมกจะมการหมนเวยนของลมมากกวาเลกนอย ดวยเหตทความจความชนต าของอากาศ จงไมอาจท าใหเกดการกอตวของเมฆไดอยางกวางขวาง

- 150 -

อยางไรกตาม Non-frontal depressions อกชนดหนงมกจะตดตามดวย widespread rain (ฝนเปนบรเวณกวาง) divergence อยางแรงในระดบบนของ troposphere อาจท าใหความกดอากาศทผวโลกลดลง depression จะปรากฏบน M.S.L. synoptic chart และการลอยขนทางดงชาๆ เปนบรเวณกวางจะเกดขนท าใหลด stability ของอากาศ และถาอากาศชนการกอตวของเมฆเปนบรเวณกวางและ precipitation อาจเกดขน

Tropical depressions กบ cyclones จะไดพดกนในบทตอไป tropical cyclones มโครงสรางซงเปนลกษณะพเศษโดยเฉพาะ

๑๘.๕ Troughs Troughs มกจะสมพนธกบ front ซง frontal weather patterns ไดเคยพดกนมาแลวใน

บทกอน บอยคร งมากท troughs ปรากฏขนโดยไมม front อยางไรกตาม Non-frontal

depressions เหลานเปนเขตของความกดต า ฉะนน convergence ทผวพน และอากาศทลอยขนจงมกจะน าไปสการพฒนาของสภาพมเมฆมากและอากาศเลว

๑๘.๖ Cols Col เปนบรเวณทมลมออนมาก ลมฟาอากาศขนอยกบลกษณะของมวลอากาศโดยเฉพาะท

ปรากฏอย diurnal effects (ผลประจ า) มกจะมอทธพลรนแรง

๑๘.๗ Stream Weather Cold stream เกดขนเมอ air mass ทระดบต าเยนกวาผวพนทมนก าลงเคลอนผานฉะนน

มนจงไดรบความรอนจากขางลางและม stable นอยลง ความลกซง instability แผออกไปขนอยกบ factors เชนปรมาณของการไดรบความรอน

และ stability เมอแรกเรมของอากาศ เมฆทมลกษณะพเศษของ cold stream คอ Cumulus ซงมกจะพฒนาเปน Cumulonimbus showers เกดขนเปนธรรมดาใน cold streams

Warm stream พฒนาขนเมออากาศอยเหนอบรเวณทรอนเปนระยะเวลานานแลวไหลไปเหนอผวพนทเยนกวา มนจะสญเสยความรอนใหกบผวพนทอยขางใตและม stable มากขน ถากระแสอากาศเคลอนไปเหนอพนมหาสมทร ชนทอยต ากวาจะอมตว fog หรอเมฆ stratus ระดบต าอาจกอตวขน

๑๘.๘ Streamline –lsotach Patterns Convergence ใน troposphere ระดบต ากบ divergence เบองบนมความสมพนธกบอากาศทลอยขน การลอยขนอาจน าไปสการกอตวของเมฆและ precipitation

โดยตรงกนขาม divergence ใกลผวโลกรวมกบ convergence ในระดบบนของ troposphere กจะสมพนธกบอากาศทไหลลง subsidence จะน าไปสการเพม stability และลดการกอตวของเมฆ

- 151 -

ฉะนนจงมความส าคญทจะสามารถระบเขตของ convergence หรอ divergence ทระดบใดๆ และมกจะจ าเปนทจะตองพจารณาทง isotachs และ streamlines รวมกน

นกอตนยมวทยาใชวธการพเศษในการหาวา convergence หรอ divergence เกดขนหรอไม บางครงลมฟาอากาศเองกสามารถใหแนวทางทเปนประโยชนตอ wind Field (สนามของลม) เชน อากาศเลวสมพนธกบอากาศทลอยขน และเมฆ cumuliform แสดงวาม convergence ทผวพนกบ divergence เบองบน

เราไดศกษาชนดของ synoptic analysis ทเปนประโยชนส าหรบละตจดต ามาแลว จงสมควรทจะคนหาลมฟาอากาศในแถบรอนใหละเอยดยงขน ฉะนนเราจงตองศกษา tropical meteorology ในบทตอไป

ปญหำ

๑. จงอธบาย statements (ถอยค า) ดงตอไปน (๑) Isobars กบ streamlines แตกตางกนอยางเดนชดในแถบ tropics (๒) Trajectory ของอนภาคของอากาศไมจ าเปนจะตองตาม isobar หรอ

streamline เสมอไป ๒. จงกลาวโดยยอถงลกษณะลมฟาอากาศโดยทวไปของ anticyclones ๓. เขยนบนทกยอดงตอไปน

(๑) Non – frontal depressions (๒) Stream weather

๔. จงพรรณนาลกษณะลมฟาอากาศโดยทวไปดงตอไปน (๑) Cols (๒) Troughs (๓) Heat lows

๕. ท าไมจงมความส าคญทจะระบเขตของ convergence และ divergence

- 152 -

บทท ๑๙

TROPICAL METEOROLGY

ในทางภมศาสตร แถบรอนอยระหวาง Tropic of Cancer (๒๓.5 N) กบ Tropic of Capricorn (๒๓.5 S) อยางไรกตาม ในทางอตนยมวทยามกจะไมสะดวกทจะจ ากดการศกษา กรรมวธบรรยากาศในเขตจ ากดพอด เชนนน

เชน Hadley cell ซงอยในละตจดต าของแตละซกโลก โดยอากาศทจมลงมาถงผวโลกทประมาณละตจด ๓๐ จงจ าเปนทจะคนหาการหมนเวยนในแตละ cell รวมกนทงหมดยงกวาทจะจ ากดขอบเขตการศกษาแถบรอนตามภมศาสตร

(Hadley cell - การหมนเวยนทขบไลความรอนออกโดยตรง และมสวนสดรบกนเฉพาะแถบ เสนอครงแรกโดย Ceorge Hadley (๑๗๓๕) เปนการอธบาย trade winds ประกอบดวยการเคลอนทไปทาง equator ของ trade winds ระหวางประมาณละตจด ๓๐ กบ equator ในแตละซกโลก โดยม components ของลมทลอยขนใกล equator กระแสเบองบนไหลไปทางขวโลก และผลสดทาย components ทจมลงอยทประมาณละตจด ๓๐)

มหลายกรณทลมฟาอากาศทอยในละตจดต าไมอาจทจะแยกศกษาได ปฏกรยาภานใรทเกดขนระหวางสวนของบรรยากาศทอยในละตจดตางๆ และมกจะเปนทปรารถนาทจะพจารณาบรรยากาศรวมกนทงหมด อยางไรกตาม ในบทนเหมาะสมทจะมงความสนใจของเราไปยงเหตการณทเกดขน ในบรเวณซงเกยวของโดยเฉพาะตอนกอตนยมวทยาแถบรอน

๑๙.๑ The Scope of Tropical Meteorology ในระหวางป แตละ Hadley cell จะเคลอนไปทางเหนอและใตตามการเคลอนทปรากฏของดวงอาทตยทสมพนธกบโลก ต าบลทของแตละ cell ไดรบอทธพลจากความแตกตางของอณหภม ซงเกดจากการกระจายทไมสม าเสมอของผวพนดนและทะเลในแตละซกโลก เปนผลใหแตละ cell เปลยนต าบลทของมนตามเวลาในทางทเปลยนแปลงไดตาม meridians ตางๆ ของโลก

อากาศทจมลงของแตละ Hadley cell ถงผวโลกใน sub-tropical high pressure belt ของแตละซกโลก (“the horse latitudes”) ศนยกลางของแตละ belt of high pressure ตองเคลอนไปเหนอและใตโดยมต าบล ทเฉลยประมาณละตจด ๓๐°

(horse latitudes – เปน belts of latitude อยเหนอมหาสมทรประมาณ ๓๐°- ๓๕° เหนอ และ ใต ซงลมจะสงบหรอออนมากโดยมอากาศรอนและแหง

ละตจดเหลานเปนเครองหมายแกนปกตของ subtropical high ซงเคลอนทไปทางเหนอและใตประมาณ ๕° ตามดวงอาทตย belts ทสงบทงสองเรยกวา calms of Cancer กบ calms of Capricorn อยในซกโลกเหนอกบซกโลกใตตามล าดบ และในมหาสมทรแอตแลนตคเหนอเปนละตจดของ Sargasso Sea (ทะเลสาหรายอยทางภาคเหนอของมหาสมทรแอตแลนตค )

- 153 -

ส าหรบชอเชอวาจะไดมาจากในยคเรอใบ เมอการเดนทางขามมหาสมทรแอตแลนตคในละตจดเหลานนมกจะเสยเวลาบอยๆ เนองจากลมสงบหรอลมหวนท าใหน าจดใกลจะหมด เรอทบรรทกมาไปยงหมเกาะ West Indies จงจ าเปนทจะตองผลกมาลงทะเล)

ฉะนน เราจะตองรวมเขตระหวางศนยกลางของ sub-tropical high pressure belt คอแถบทอยประมาณระหวางเสนขนานละตจดท ๓๐ เขาในการศกษาของเราดวย

อากาศทลงมาถงผวโลกใน sub-tropical high pressure belt จะไหลไปทาง equator ท าใหเกด trade winds ของแตละซกโลก ฉะนนเราจะตองรวม trade winds เขาในการศกษา tropical meteorology นดวย

๑๙.๒ The Equatorial Trough Trade winds ของแตละซกโลก เคลอนจาก sub-tropical high pressure belt ไปทาง equator ไปยงแถบทมความกดต าทเรยกวา equatorial trough ต าแหนงเฉลยของศนยกลางของ equatorial trough มไดอยทเสนศนยสตรทางภมศาสตรแตอยประมาณละตจด ๕ °N บางครงเรยกวา meteorological equator ทไดชอเชนนนเพราะวาเปนละตจดเฉลยทงปของ equatorial troughเปนแกนของ barotropic current ซงเปน คณลกษณะของ troposhhere ระดบต าในแถบ equator แกนนแสดงโดย convergence line (intertropical convergence zone)

๑๙.๓ The Idealized Average M.S.L. Circulation ตามความเปนจรง ระบบความกดและลมเคลอนทไปทางเหนอและใตตามการเคลอนท

ปรากฏของดวงอาทตยทสมพทธกบโลก ต าแหนงทไกลทสดสองแหงเกดขนในเดอนมกราคม กบ กรกฎาคม รป ๑๙.๑ แสดงคาเฉลยการกระจายความกดระดบทะเลเฉลยส าหรบเดอนมกราคม ภาพตามความนกคดของการหมนเวยนระดบทะเลเฉลpไดแสดงใหปรากฏในเวลานของป ศนยกลาง equatorial troughอยประมาณละตจด ๕ °S

รป 19.1 M.S.L. Pressure and Streamlines in January

- 154 -

ในรป ๑๙.๒ ไดแสดงการกระจายความกดและลมทตองตรงกนส าหรบเดอนกรกฎาคมไวใหเหน เปนระยะทดวงอาทตยเคลอนไปทางเหนอ และ equatorial troughจะมศนยกลางอยทประมาณ ๑๒ °N

รป ๑๙.๒ M.S.L. Pressure and Streamlines in July

ยงใกล equator ผลจาก Coriolis ยงมคานอยมาก ลมจะไดรบอทธพลอยางแรงจาก local effects และ friction เปนผลใหม component ทตด isobar มาก มงไปยงความกดต า (คอมงไปยง equatorial trough) หลงจากขามไปยงอกซกโลกหนงแลว Coriolis force จะแรงขนตามละตจดแตทศทางของการเฉจะกลบกน ฉะนน trade winds จงมแนวโนมทจะเปลยนเปน equatorial westerliesหลงจากขาม equator บนเสนทางทจะเขาไปหาศนยกลางของ equatorial trough ผลอนนสามารถเหนไดในรป ๑๙.๑ และ ๑๙.๒ อยางไรกตาม ในบางเขต easterlies อาจเกดขนทงสองขางของ equatorial trough ในบรเวณเหลาน equatorial westerlies อาจหายไป อยางไรกตาม เราไดพดกนถงกระแสเฉลยรอบโลกส าหรบในชวงเดอนมกราคมกบกรกฎาคมตามล าดบมาแลว ในทางปฏบต การเปลยนแปลงในต าบลทของ equatorial trough เกดขนตาม meridians ทแตกตางกน รป ๑๙.๓ แสดงต าแหนงเฉลยของ equatorial trough ตาม meridians ตางๆ จงสงเกตวา มนผานเหนอ northern Australia กบ south Africa ในเดอนมกราคม ตอมามนเคลอนไปทางเหนอและแผไปถง south-east Asia กบ northern Africa ในเดอนกรกฎาคม การเคลอนทเกดขนในเขตเหลานมากกวาในเขตอนเพราะวา heat lows กอตวเหนอทวปเหลาน ดงนนความกดระดบทะเลเฉลยรายเดอนเฉลยจงต า

- 155 -

รป ๑๙.๓ Mean Positions of the Equatorial Trough

ความกดระดบทะเลเฉลยรายเดอนเฉลย และ idealized wind patterns ทตองตรงกนซอนเรนการเปลยนแปลงประจ าวนทเกดในแถบรอนแตกระนนมนกยงใหภมหลกทเปนประโยชนในการศกษา tropical meteorology

๑9.๔ The Trade Winds สวนมากของเขตทอยระหวาง sub-tropical high pressure belts กบ equatorial trough ถกครอบครองโดย trade winds ในซกโลกเหนออากาศทเคลอนไปทาง equator เฉไปทางขวาโดย Coriolis force และ north-east trade winds กกอตวขน โดยวธเดยวกนในซกโลกใต การเฉไปทางซายท าใหเกด south-east trade winds ลมไมจ าเปนตองพดจากทศเหลานอยางแทจรง นอกจาก local effects อนเนองมาจากการเปลยนแปลงในผวพนทอยขางลางแลว ความแตกตางในความชนของความกดอากาศกบ Coriolis force ยงเปนเหตใหทศและความเรวเปลยนจากเวลาหนงไปยงอกเวลาหนง และจากทหนงไปอกทหนง กระนนกตาม trade winds กยงไดรบการบนทกโดยทวไป ส าหรบ persistence (ความคงอย) และ steadiness (ความสม าเสมอ) ของมนเหนอบรเวณมหาสมทร แสดงคณสมบตใหเหนโดยเมฆ Cumulus ซงมฐานสงประมาณหนงกโลเมตรและยอดอยทระดบสองกโลเมตร หรอราวๆนน บนชายฝงดานทรบ trade winds การกอตวของเมฆในทางดงมมากกวาและมแนวโนมทจะ showers โดยเฉพาะถาความเรวลมเพมขน อยางไรกตามเขตทอยดานปลายลมของเทอกเขา บางครงเกอบไมมเมฆต าเลย การกอตวของเมฆทถกก าจด และลมฟาอากาศทแจมใสโดยทวไปทสมพนธกบ trade winds จะสอดคลองกบ trade winds inversion ซง subsidenceใน sub-tropical high pressure belt ท าใหเกด inversion ซงคงอยเปนสวนของการเคลอนทไปทาง equator ของอากาศเปน trade winds trade winds inversion วาง “lid”(ฝาปดกน) ในการกอตวของเมฆโดยเฉพาะเหนอบรเวณมหาสมทร

- 156 -

อยางไรกตาม ขณะทอากาศเคลอนทไปทาง equator และทางตะวนตกไปยง equatorial trough trade winds inversion จะเรมออนก าลงและฐานของมนจะสงขน การกอตวของเมฆในทางดงจะเพมขนในขณะท instability แผไปยงระดบสงยงขน precipitation จะหนกขน และถมากในบรเวณใกลเคยงกบ equatorial trough

๑๙.๕ The Monsoons ระบบสวนใหญถกดดแปลงโดยผลของผวพนดนและผวหนาทะเล เพราะคณสมบตความรอนทแตกตางกนของดนและน า ผวพนดนจงรอนและเยนเรวกวาแถบมหาสมทร ฉะนนทวปจงมแนวโนมทจะอนขนโดยเรวในฤดรอนและเยนเรวในฤดหนาวโดยสลบกน ทะเลจะรกษาอณหภมใหสม าเสมอตลอดทงปไดมากกวา ผลของความแตกตางในการรบความรอนระหวางผวพนดนและทะเล ไดพดแลวในหวขอ ๑๔.๑ และ ๑๔.๒ เมอบรเวณทวปและมหาสมทรสวนใหญเขามาเกยวของดวยการหมนเวยนของอากาศอาจพฒนาเปน grand scale (ขนาดใหญมหมา) ในฤดรอนอากาศเรมไหลจากมหาสมทรไปยงทวปทรอน ในเวลาเดยวกน Coriolis force กบ frictional force จะเขามามบทบาท อากาศชนจากทะเลจะเขาชายฝงและ unstable ยงขนขณะทมนไดรบความรอนจากขางลาง การกอตวของเมฆทางดงอยางใหญหลวงจะเกดขน และจะรนแรงยงขนเมอผานเทอกเขา showers อยางหนก thunderstorms และ squalls อยางรนแรงมกจะเกดขนเหนอบรเวณอนกวางขวางของทวป ในฤดหนาวจะมสภาพกลบกน อากาศจะไหลจากแผนดนทเยนกวาไปยงทะเล ท าใหม subsidence เปนบรเวณกวางและอากาศแหงยงขน ลมประจ าฤดเกดขนจากความแตกตางของอณหภมระหวางแผนดนกบทะเล เรยกวา ลมมรสม หรอเรยกงายๆวา มรสม ชอไดมาจากค า Arabic ซงมความหมายวา “season”

๑๙.๖ Monsoon Regions ลมมรสมพฒนามากทสดทาง เอเชยใตและตะวนออกกลำง ในฤดหนาวกระแสอากาศไหลออกจาก anticyclone ในไซบเรย ท าใหเกดเปนลมตะวนตกเฉยงเหนอขามฝงแปซฟก และเปนลมฝายเหนอกบลมตะวนออกเฉยงเหนอขามประเทศจนตอนใต, พมา และอนเดย อากาศจะเคลอนขามมหาสมทรอนเดยไปยง equatorial trough ทอยทางใตของ equator

Siberian anticyclone จะออนก าลงในเดอนมนาคมในขณะทอณหภมบนแผนดนเรมสงขน อยางไรกตาม มรสมตะวนตกเฉยงใตของอนเดยยงไมเขามาจนกวาจะถงประมาณเดอนมถนายน ทางมหาสมทรแปซฟกตะวนตก ทศของมรสมฤดรอนเปนฝายใตหรอตะวนออกเฉยงใต

ลมมรสมเกดขนในบรเวณมหาสมทรอนดวย ในออสเตรเล ยเหนอ “ฤดแลง” เกดขนระหวางฤดหนาวในซกโลกใต เมอลมคาตะวนออกเฉยงใตแผเขาไปปกคลมเขตนน เมอลมคาเรมออนอณหภมทสงขนจะท าใหเกดเปน heat low

- 157 -

ในตอนสนป “wet season” (ฤดฝน) เรมตนพรอมกบ isolated thunderstorms ทางตอนเหนอของทวป เมอมรสมตะวนตกเฉยงเหนอเขามาถงภาคตะวนตกเฉยงเหนอและภาคเหนอของออสเตรเลยในเดอนธนวาคมอาจมฝนตกหนกอยเปนเวลาหลายวน thunderstorms, squalls ทรนแรงและ precipitation อยางหนกทสดจะเกดขนในเดอนมกราคมและกมภาพนธเมอ equatorial trough อยทางตอนเหนอของทวป

บรเวณแอฟรกำ ลมคาตะวนตกเฉยงใตขาม equator และแผเขาไปไกลในแผนดนเปนลมมรสมตะวนตกเฉยงใตของฤดรอนในซกโลกเหนอ บนฝงตะวนออกในแถบรอนลมตะวนออกเฉยงใตหรอลมฝายใตของฤดหนาวจะเปดทางใหแกลมตะวนออกเฉยงเหนอของฤดร อนในซกโลกใต ผลนกลาวไดวาเปนอทธพลจากการเปลยนแปลงความกดเหนอ Asia

บรเวณอเมรกำเหนอ การเปลยนมรสมไมคอยสมบรณเทาเอเชย อยางไรกตามมการเปลยนแปลงทเดนชดในลมทพดประจ า โดยเฉพาะทางเหนอของอาวเมกซโก

๑๙.๗ Weather in the Tropics อณหภมในแถบรอนเปลยนแปลงจากฤดรอนถงฤดหนาวนอยกวาในละตจดกลาง สวนใหญ

เนองจากความจรงทวาดวงอาทตยในตอนกลางวนอยไมไกลจากบนศรษะเทาใดนก ถาทานดแผนทโลก ทานจะสงเกตเหนวามมหาสมทรปกคลมสวนใหญของแถบรอน การ

เปลยนแปลงอณหภมของมหาสมทรนอยมาก นอยกวา ๓ ซ เกอบทกแหงในแถบรอน แมแตบรเวณทวป annual range ของ mean monthly temperature กนอยกวา ๑๐ ° ซ. โดยตรงกนขามในเขตนอกแถบรอนประมาณ ๑๕ ° ซ. หรอมากกวานน

ต าบลทสวนมากในแถบรอนมดวงอาทตยตรงศรษะปละสองครง ซงท าใหมอณหภมเฉลยดงกลาวขางบนไดสองชวง อยางไรกตาม บางครงเมฆและ precipitation ท าใหอณหภมลดลงได ซงใหผลในท านองเดยวกน

โดยทวไป ความชนของอณหภมทางระดบทออนมากเกดขนระหวาง sub-tropical high pressure belt เปนผลใหไมสามารถตรวจพบ fronts ทชดเจนไดเชนทเกดในละตจดกลาง fronts ทเขามาถงขอบนอกของแถบรอนจากละตจดทสงกวาจะสลายไปอยางรวดเรว ในเมอความแตกตางของอณหภมระหวางมวลอากาศลดลง

ปรมาณฝนทตก ณ สถานใดขนอยกบผลรวมใน oynoptic scale และ mesoscale ใน synoptic scale โดย depressions และ troughs มอทธพลส าคญตอปรมาณฝน อยางไรกตาม precipitation เปนอนมากเกดขนในรป showers และ thunderstorms จะเกดขนจาก local effects เชนบรเวณภเขาและการไดรบความรอนของผวพน

๑๙.๘ Convergence Zones แมวากจกรรมเนองจาก fronts ยากทเกดเนองจากความชนของอณหภมออนในแถบรอน แตการกอตวของเมฆเปนบร เวณกวางและฝนกเกดขนไดบอยๆ Convergence ระดบต าใน

- 158 -

depression หรอ troughs เปนเหตใหอากาศลอยขนซงน าไปสการกอตวของเมฆและ precipitation ผลนจะหนกยงขนถาม divergence เกดขนใน upper troposphere Convergence อาจเกดขนดวย เมอสองกระแสอากาศเขามาใกลกนจากทศทางทแตกตางกนถาอากาศแถบรอนชนถกดนใหลอยขน แนวรวมของเมฆ Cumulus หรอ Cumulonimbus และแถบของ Cirrostratus อาจเกดขนในบรเวณใกลเคยงกบ Convergence Zones

๑๙.9 Weather in the Equatorial Trough Equatorial Trough เปนเขตทเรยกกนในชนแรกวา doldrums แมวาโดยทวไปจะเปนเขตทมลมออนแปรปรวน แต local thunderstorms กอาจเกดขนไดเนองจากผลของการรบความรอนทผวพนและเพราะภเขา local rain squalls กอาจเกดขนไดในเขตน Convergence Zones ภายใน equatorial trough อาจท าใหเกดเมฆและ precipitation ไดเปนบรเวณกวางยงขน ยอดเมฆของ Cumulus และ Cumulonimbus แผออกทระดบสงกวา และกอตวเปนแผนของเมฆ Altostratus และ cirrostratus ขณะท thunderstorms เกดขนใน Convection cells อาจมฝนจากเมฆ Altostratus ตกเปนบรเวณกวาง ความกวางของลมฟาอากาศทไดรบการกระทบกระเทอนจะแตกตางกนกตาม scale ของ Convergence

๑๙.๑๐ The Intertropical Convergence Zones Convergence จะเกดขนใน grand scale (เสกลทใหญมาก) ถาหากระบบลมสนคาของแตละระดบพบกนในแถบทแคบ ซงเรยกวา intertropical convergence zones (I.C.Z.) โดยทวไประบบลมสนคาทงสองจะถกแยกจากกนโดยบรเวณ doldrum ทกวางขวาง แตในบางเขตลมสนคาตะวนออกเฉยงเหนอและตะวนออกเฉยงใตเขามาใกลชดกนมาก Intertropical convergence zonesท าใหเกดสภาพอากาศเลวมากเปนบรเวณกวาง การกอตวของเมฆในทางดงจะแผตลอด troposphere ไปยง high tropical tropopause ระดบสง ๑๗ กโลเมตรหรอกวานน ฐานเมฆอาจลงมาต าเพยงสองสามรอยเมตรบางทต าถงพนดน บางครงแถบของอากาศเลวอาจมความกวางหลายรอยกโลเมตรพรอมดวยฝนหนกทวไป กบม thunderstorms บอยครงและม wind squalls ทรนแรง

๑๙.๑๑ Diurnal and Local Effects Diurnal effects กบ Local effects มความส าคญในแถบรอน โดยมกจะมอทธพลตอ

ลมฟาอากาศไดมากกวา synoptic scale โดย disturbances บางอนความแตกตางในอณหภมประจ าวน ลมและฝนมกจะรนแรงยงขนโดย orographic effects การเปลยนแปลงในอณหภมซงเกดขนตลอดวนขนอยกบทศทางลมทพดประจ าเปนสวนใหญ ลมบนฝงทพดคงทเกดขนทได daily range ของอณหภมทมคานอยโดยตรงกนขาม อากาศประจ าถนอาจเปน continental type ถาลมทพดประจ าอยใกลฝง เมอเปนเชนนน large range ของอณหภมกอาจเกดขน

- 159 -

Sea breeze มผลส าคญตออณหภมและลมฟาอากาศทสถานในแถบรอนเปนอนมาก มนอาจรวมท าใหลมบนฝงทพดประจ าแรงขน ถาชายฝงเปนเนนเขา Sea breeze อาจรวมกบผลทาง anabatic ตามทไดเคยกลาวแลวในหวขอ ๑๔.๔

ในเขตทมอากาศชนและ unstable Sea breeze อาจท าใหมการเคลอนททางดงเพมขนซงเปนผลให showers หรอ thunderstorms ในตอนบาย โดยวธเดยวกน land breeze กอาจท าใหเกด thunderstorms ใกลฝงในตอนรงอรณ

๑๙.๑๒ Tropical Disturbances แผนท streamline ประจ าวนแสดงลกษณะตางๆหลายอยางซงไมมในแผนทประจ าเดอนหรอประจ าปเฉลย เนองจากความเรยบซงเกดขนเมอน าคาเฉลยมาใช

Synoptic systems ทพบในแผนทประจ าวนรวมชนดตางๆ ของ eddies หรอ vortices , wave patterns และ convergence zones ซงอาจเกยวของกบ convergence และ divergence การลอยขนหรอจมลง ของอากาศเกดขนเปนผลใหมลมฟาอากาศในชนดทแตกตางกนหลายแบบใน synoptic scale ซงจะถกดดแปรโดย local effects ในต าบลทตางๆ กน

ค าวา tropical disturbance หมายถงลกษณะใดๆของกระแสอากาศทกระทบกระเทอนกระแสอากาศรอนดงเดม ถา tropical disturbance ไมมกระแสอากาศแทนดวย streamlines ทเปนเสนตรงเรยบๆ มากหรอนอยทมความเรวสม าเสมอ

Tropical disturbance ทรนแรงมากทสดคอ cyclonic storms ทมก าลงแรงกอตวเหนอนานน าในแถบรอนทมอากาศอน ซงจะไดพดกนในหวขอตอไป

๑๙.๑๓ Tropical Cyclones Cyclones circulations ทมก าลงแรงใน synoptic scale ทเกดขนในแถบรอนบางแหง Cyclones storms เหลานท าใหเกดความเรวลมทผวพนไดแรงกวา synoptic scale disturbance อยางอน

Large – scale cyclonic disturbances เหลานเรยกชอตามต าบลทมนกอตววา hurricanes, typhoons หรอเรยกงายๆวา tropical cyclones tropical cyclones กอตวในมหาสมทรในแถบรอนเปนสวนมากทละตจดซงมกจะสงกวา

๕ จาก equator มกจะมก าลงแรงทสดขณะทอยเหนอนานน าในแถบรอนทอนและทนททมนเคลอนขนบกมนจะเรมออนก าลงลงแตมกจะไมกอนทมนจะบนดาลความพนาศใหอยางใหญหลวง tropical cyclone จะปรากฏครงแรกบน M.S.L. synoptic chart เปน slight tropical disturbance เมอม cyclonic circulation เกดขนและลมมก าลงแรงขนแตยงต ากวา gale force (๓๕ นอต) เรยกวา tropical depression

ถาก าลงลมถง gale force หรอสงกวา disturbance นนจะถกจดใหเปน tropical – cyclone อยางไรกตามในบางประเทศยงแบงแยกระหวาง tropical storm (๓๕ – ๖๓ นอต) กบ hurricane ซงเปน severe tropical cyclone โดยมก าลงลมทแรงกวา

- 160 -

ความกดทระดบทะเลเฉลยทต าทสดของ tropical cyclone มกจะประมาณ ๙๖๐ มบ. แตบอยครงทต ากวานนมาก ส าหรบความลกมบอยครงทลกเทาหรอลกยงกวาความลกของ extra tropical depression อยางไรกตาม extra tropical depression อาจมความกวางไดถง ๓,๐๐๐กโลเมตร ซงเสนผานศนยกลางของ tropical cyclone โดยปกตนอยกวาหนงในสของคานน และบางทนอยกวา ๑๐๐ กโลเมตร

ฉะนนความชนของความกดทชนทสดจงเปนไปไมได และลมผวพนจะถง hurricane force ฝนอยางรนแรงและ thunderstorm พรอมดวยการกอตวเมฆเปนบรเวณกวางจะมาพรอมกบพาย

Tropical cyclone ทเจรญดแลวประกอบดวยบรเวณทเปนวงมากหรอนอยของลม hurricane (คอเกนกวา ๖๓ นอต) บางทรศม ๘๐ กโลเมตร ภายนอกบรเวณนก าลงจะลดลงอยางรวดเรว ทระยะทาง ๑๕๐ – 200 กโลเมตร จากศนยกลางความเรวของลมอาจลดลงเหลอเพยง ๓๐ - ๔๐ นอต

ความกดต าท ส ด เก ดข นท ศ นย กลางซ ง เ ร ยกว า cyclone eye เ ขตน บ า งคร ง มเสนผาศนยกลางเพยงสองสามกเมตร และมคณลกษณะโดยมลมออนไมมฝนและมกจะมเมฆนอยมาก แยกจากลมแรงโดยรอบ ฝนและเมฆทหนาแนนอยางชดเจน

ตาของ cyclone ถกลอมรอบโดยก าแพงเมฆทแผไปใน slope ทชนยงขอบบนทมความสงสบกโลเมตรหรอสงกวานน ภายนอกเมฆทเปนก าแพงเปนลงความเรวลมทสงทสด ซ งก าลงลมอาจเกนกวา ๓๐๐ กม./ ชม. และเมฆ Cumulonimbus ทสงเปนหอคอยท าใหเกดฝนตกหนกและมฟาคะนอง ลมและฝนเหลานจะรนแรงทสดในเสยวทอยขางหนาของ cyclone

บรเวณเมฆและฝนรอบ cyclone ขดเปนวงเขาขางในก าแพงของตา บรเวณฝนนนสามารถตรวจพบไดโดย radar เรยกวา spiral rain bands

Tropical cyclone อาจเคลอนตวไปทกทศทาง อยางไรกตาม มนมกจะเคลอนไปทางตะวนตกบอยมาก และไปทางขวโลกเลกนอยหลงจากเรมกอตว

ลมแรงรอบ Tropical cyclone ท าใหเกดคลนสง มนจะเคลอนตวไปทกทศทางออกจากพายดวยความเรวเฉลยมากกวา ๑๕๐๐ กโลเมตรตอวน ซงเรวกวาความเรวของ tropical cyclone เองหลายเทา ฉะนน การมาถงของคลนจดเหลานจงเปนค าเตอนทเปนประโยชนถงการเขามาใกลของ tropical cyclone และทศทางของคลนอาจท าใหทราบแนวทางของศนยกลางของมน

Tropical cyclone ไดพลงงานมาจากความรอนทสะสมอยในนานน าในแถบรอน และความรอนทถกปลอยออกมาระหวางการกลนตวของไปน าของบรรยากาศในแถบรอนชน มนแทนกรรมวธทางฟสกสอนหนงซงปรมาณมากมายของพลงงานดวงอาทตยไดเปลยนเปนพลงงานจลน

อยางไรกตาม โดยทวไปปรากฏการณลมฟาอากาศทเกดในแถบรอนเกยวของโดยตรงหรอโดนออมตอเหตการณทเกดขนในบรรยากาศภายยอกแถบรอน ในบทตอไป เราจะพดถงบรรยากาศใน global scale

- 161 -

ปญหำ

๑. จงกลาวถงประโยชนในการรวมเขตระหวางศนยกลางของ sub – tropical high pressure belts เขาในการศกษา tropical meteorlogy

๒. เขยนบทความสนเรองลมสนคา ๓. เขยนบนทกยอดงตอไปน

(๑) Meteorological equator (๒) Convergence zone (๓) Weather in the equatorial trough

๔. จงอธบายมรสมเกดขนไดอยางไร จงกลาวถงการเปลยนแปลงลมฟาอากาศฤดกาลทเกดขนในเขตหนงของมรสม

๕. จงกลาวโดยยอถงลกษณะอณหภมทส าคญมากบางอยาง และลกษณะฝนทตกของสถานในแถบรอน

๖. จงกลาวโดยยอในขอความตอไปน (๑) The intertropical convergence zone (๒) Tropical disturbance

๗. จงพรรณนา diurnal effects และ local effects บางอยางทเกดในแถบรอน ๘. เขยนบทความเรอง tropical cyclone ใหเกยวกบจดตอไปน

(๑) Typical names (๒) Region of development (๓) Lowest M.S.L. pressure (๔) Wind speeds (๕) Weather characteristics (๖) Cyclone eye (๗) Spiral rain bands (๘) Ocean waves

- 162 -

บทท ๒๐

THE GENEAL CIRCULATION

ในบททแลว เราสนใจในสถานะของบรรยากาศโดยเฉพาะในชวขณะและในเขตจ ากดเปนสวนใหญ อยางไรกตาม จ าเปนทจะตองศกษาบรรยากาศทวทงหมดในระยะเวลายาวนานถาเราตองการเขาใจถงปรากฏการณบรรยากาศตางๆทเกดขน ความรนเปนเรองส าคญหากเราประสงคจะท านายสถานะอนาคตของบรรยากาศ

วธหนงของการศกษาบรรยากาศทวทงหมด คอการหาการเคลอนทเฉลยของบรรยากาศเปนระยะเวลาหลายวน การเคลอนทเรยกวา general circulation of the atmosphere

การศกษาโดยเฉลยเวลาแบบนจ าเปนทจะตองท าให circulation patterns ทปรากฏบนแผนทอากาศประจ าวนเรยบเขา อยางไรกตาม ตองเรมตนศกษาลกษณะทาง synoptic ถาวรและกงถาวรหลายอยางทกระทบกระเทอนตอลมฟาอากาศในสวนตางๆของโลก

๒๐.๑ The Mean Circulation in the Troposphere and Lower Statosphere แผนททแสดง average M.S.L. pressure ส าหรบเดอนมกราคมและกรกฎาคมชใหเหนวา

belt of low pressure อยทประมาณละตจด ๖๐ สวน high pressure belt อยท

ประมาณละตจด ๓๐ ลกษณะเหลานเกดขนในทงสองซกโลกเรยกวา sub – polar low และ sun – tropical high ตามล าดบ

ในบททแลวเราไดเรยนแลวเชนกนวา เขตของความกดต าอยในละตจดต า คอ equatorial trough

รป ๒๐.๑ M.S.L. Circulation for a Uniform Surface

- 163 -

รป ๒๐.๑ แสดงความกดเฉลยตามความนกคดซงจะเอาไปใชไดถาผวโลกเสมอกน ในกรณนไมไดท าใหบดเบยวเนองจากการกระจายทไมสม าเสมอของผวพนดน และทะเล ทศลมผวพนทตรงกบสภาพนกคดนไดแสดงไวดวยแลว การศกษาโดยใกลชดใน sub – polar low pressure belt ของแตละซกโลก ชใหเหนวามนประกอบไปดวย cells จ านวนหนง ศนยกลางความกดต าเหลานตงอยคอนขางไปทางขวโลก ในฤดรอนของซกโลกยงกวาในฤดหนาว เชนเดยวกน sub – tropical high pressure belt ของแตละซกโลกแสดงคณลกษณะโดย high pressure cells จ านวนหนง บาง cell เกดขนในต าแหนงทเหมาะเรยกวา semi-permanent anticyclones ซงเคลอนไปทางขวโลก ขณะทดวงอาทตย เขามาใกลระหวางฤดรอนของซกโลกน Upper air charts for the 700mb constant pressure surface ชใหเหน syniptic patterns ทเกดขนทความสงประมาณสามกโลแมตร mean contour charts ในเดอนมกราคมและกรกฎาคม แสดงวา cellular patterns ใน M.S.L. charts ไมไดปรากฏใหเหนอยทความสงเหลานตอไปอก low contours มศนยกลางอยทขวโลกหรอใกลขวโลก บรเวณ high contour เคลอนไปอยทาง equator ของ M.S.L sub-tropical highs รป ๒๐.๒ แสดง typical mean 700 mb contours ในซกโลกหนง โดยมองดจากเหนอขวโลก

รป 20.2 Typical Mean 700-mb Contours For one Hemisphere

- 164 -

รป 20.3 The Mean Zonal Flow (Knots)

ถาลมพดไปตามวงกลมละตจด การเคลอนทนนเรยกวา zonal flow ในทางปฏบต ทศลมเปลยนแปลงจากทหนงไปอกทหนง แตกเปนไปไดทจะค านวณหา component ทางตะวนตกหรอตะวนออกโดยเฉลยของลมตามเสนขนานใด ๆ ของละตจด ซงหมายถง mean zonal winds เปนไปไดทจะหา mean zonal winds ทระดบความกดตาง ๆ ใน troposphere และ lower stratosphere ซงแสดงในรป 20.3 เปน zonal wind profile

ศนยกลางของ sub-polar low อยใกลเคยงกบละตจด 60 ทผวพน ในระดบบนเอยงไปทางขวโลกอยางชดเจน และอยตามแนวเขตระหวาง westerlies กบ polar easterlies แกนทางดงของ sub-tropical high จากใกลเคยงละตจด 30 องศา ทผวพนแผขนขางบนเอยงไปทาง equator และเปนขอบเขตระหวาง westerlies กบ tropical easterlies ในระดบต า easterlies เหลานเปน mean zonal component ของ trade winds

20.2 Jet Streams รป 20.3 ช ให เหนวา westerlies ครอบครองบรเวณทแผกวางมากใน upper troposphere เมอเปรยบเทยบกบระดบทะเล westerly component ของลมมความเรวเพมขนจนถงประมาณ 200 มม. (คอประมาณ 12 กม.) แลวกลดความเรวลงเมอสงขนไปจากนน ความเรวลมสงสดของ mean cross-section ในฤดหนาวมคาประมาณสองเทาของฤดรอน การกระจายความเรวลมทางดงในแบบนชใหเหนการปรากฏของ jet stream ซงเปนกระแสอากาศทเรวทสดอยางแทจรง โดยจ ากดอยใน “tube” (อโมงค) แคบๆ องคการอตนยมวทยาโลกไดใหนยาม jet stream ดงตอไปน

“jet stream เปนกระแสลมทแคบและแรงทมารวมกนตามแกนทเกอบจะเปนทางระดบใน upper troposphere หรอใน stratosphere มคณลกษณะโดยม wind shears ทางดงและทางขางอยางแรง และมความเรวสงสดอยหนงแหงหรอมากกวานน ความเรวของลมตองแรงกวา 60 นอต” jet stream ทแสดงใหเหนบน mean zonal profile โดยแทจรงเปน jet streams สองอนรวมกนซงตรวจไดในแผนทประจ าวน อนหนงเปน sub-tropical jet steam โดย jet stream นอย

ประมาณ 20 มม. ในบรเวณใกลเคยงกบ sub-tropical high ทประมาณละตจด 30

- 165 -

อกอนหนงคอ polar front jet stream ปรากฏอยใต tropopause เกอบจะอยขางบนโดยตรงของต าแหนง polar front ท 500 มม. ต าแหนงตามละตจดของ polar front jet stream เปลยนแปลงไดมากในแผนทประจ าวนเมอ polar front เคลอนไปทาง equator และขวโลก บางครงมนรวมกนกบ sub-tropical jet stream ซงมความคงทนกวาในต าแหนงของมน ใน mean zonal profile เชนในรป 20.3 ปรากฏเปน jet stream ทรวมกนเปนอนเดยวดวย

20.3 Model of the General Circulation ในการทจะศกษาการหมนเวยนทวไป จ าเปนตองนกถงภาพของลกษณะสวนใหญของมนทเรยกวา general circulation model รปแบบการหมนเวยนทวไปแบบแรกเสนอโดย Hadley ในป 1735 ประกอบดวย cell เดยวในแตละซกโลกคลายกบทแสดงในรป 20.4 มขอคดคานทางวทยาศาสตรจ านวนหนงตอการหมนเวยนแบบน และไมตองกนกบขาวผลการตรวจทไดรบในปจจบน

รป 20.4 Meridional Cross-section showing Hadley’s General Circulation

รปท 20.5 Three-cell Meridional Circulation Model

ในป 1928 การหมนเวยนแบบสาม cell ในแตละซกโลก ไดรบการเสนอแนะโดย T. Bergeron นกอตนยมวทยาชาวสวเดน และตอมาไดรบการดดแปลงโดย C.G. Rosslby ในป 1947 ซงมรปรางลกษณะโดยเฉลยดงแสดงในรป 20.5 แบบนมเปรยบทวาไดจดเตรยมไวส าหรบ subsidence และสภาพลมสงบเหนอต าแหนงเฉลยของ sub-tropical high pressure belt และไดอธบายถงการลอยขนและสภาพลมฟาอากาศทมเมฆและฝนในต าแหนงเฉลยของ sub-polar low และ equatorial trough

- 166 -

เมอยสบปทลวงมาไดรบขอมลอากาศชนบนเพมขน ท าใหนกอตนยมวทยาจ าเปนตองท าการเปลยนแปลงแกไขเปนแบบสาม cell เชนในป 1952 E. Palmen ไดเสนอแนะวา moan-circulation charts มแนวโนมทจะท าใหลกษณะส าคญยงของการหมนเวยนเรยบไป รป 20.6 แสดงการปรบปรงแกไขการหมนเวยนทาง meridian ในฤดหนาวซงเสนอแนะโดย palmen polar front jet stream กบ sub-tropical jet stream แสดงใหเหนโดยกากบาทในวงกลม

รป 20.6 The Patmen Model Meridional Circulation in Winter

Three Meridional cells หรอเขตในรป 20.6 อาจบรรยายไดดงตอไปน (ก) tropical cell คลายกบในรป 20.5 (ข) extratropical cell ( หรอ polar front cell ) (ค) เขตขวโลกของ sub-polar low Tropical cell ตรงกนกบการบรรยายการหมนเวยนในแถบรอนของเราในบทท 19 Extratropical cell สลบซบซอนยงกวา tropical cell ลกษณะทอยไมเปนทของ polar

front ท าใหภาพดยง นอกจากนน mean cellular circulation ยงออนใน tropical cell มาก สวนทประของ polar front แสดงความสงซงความผดแผกของ front มกจะออนมาก สวนหนงเนองจากกระแสทหลดผาน meridian ซงไปทางเหนอและใตขามละตจดกลางทความสงเหลาน โดยเฉพาะการผสมของ polar air เกดขนในสวนลางของ polar front โดยเฉพาะอยางยงขณะทมนเคลอนเขาไปใน sub-tropics กรรมวธทน าไปสการสลายตว polar fronts ทเคลอนเขาไปใน sub-tropical regions จงสงเกตวากระแสทแตกหลดออกมาครงทสาม เกดขนในเขตระหวาง polar tropopause กบ tropieal tropopause อากาศจาก tropospherc เขาไปใน lower stratosphere โดยวธน

กำรหมนเวยนตำมเมอรเดยนไปทำงขวโลกของละตจด 60 ยงไมเปนทเขาใจกนนก ปรากฏจากการตรวจวา การหมนเวยนตามเมอรเดยนทนออนกวาในละตจดกลางและละตจดต า อยางไรกตามโดยเฉลย กระแสทลอยขนสามารถคาดไดวาจะเกดในบรเวณใกลเคยงกบ sub-polar

low โดยตรงกบ convergence ระดบต าในบรเวณใกลเคยงกบละตจด 60

- 167 -

การทดลองบางอยางไดกระท าตอปญหาของการหมนเวยนทวไป แบบ “dishpan” ใชภาชนะกลมประกอบดวยชนตน ๆ ของน า ใหความรอนทขอบและท าใหเยนตรงกลาง เรมท าใหหมน การหมนเวยนสามารถตรวจไดโดยใชหยดของส การหมนเวยนตาง ๆ กนไดถกบนทกตามความเรวของการหมนของอาง และแงปญหากคลายกบทตรวจไดในบรรยากาศ เมอเรว ๆ นเอง ไดใชเครองค านวณอเลคโทรนคมาด าเนนการในจ านวนอนมหาศาลของการค านวณทตองการจะหาสถานะอนาคตของบรรยากาศจากสภาพทรแลวในเบองแรก ยงจ าเปนทตองใชสมมตฐานทงาย ๆ บางอยาง เกยวกบกรรมวธทเกดขนในบรรยากาศ อยางไรกตาม รปแบบการไหลทเหมอนสภาพเปนจรงท าไดเปนผลส าเรจ และคาดหมายวาในอนาคตจะสามารถไดรบภาพของการหมนเวยนในรายละเอยดยงขน ความส าเรจอนยงใหญพรอมกบการศกษาเหลานจะขนอยกบการหามาไดของขอมลทถกตองแนนอนทไดรบจากเจาหนาทตรวจอากาศ และจากสถานตรวจอากาศอตโนมตอยทวโลก องคการอตนยมวทยาโลกไดด าเนนการเปนขน ๆ เพอความส าเรจในจดประสงคโดยวถทางของ World Weather Watch

ปญหำ

1. ถอยค าตอไปนหมายถงอะไร (1) General circulation of the atmosphere (2) Sub-polar low (3) Sub-tropical high (4) Mean zonal winds (5) Semi-permanent anticyclones

2. เขยนบทความสนเรอง jet streams 3. เขยนไดอะแกรม แสดงการหมนเวยนทางเมอรเดยนในฤดหนาวตามทเสนอแนะ

Palmen.

- 168 -

ภำคผนวก แสดงสญลกษณอากาศทใชในแผนทอตนยมวทยา